【新春特集】メタマテリアルの応用展開
★メタマテリアルは構成する物質以外にも,形状や配列によって特性を制御できるものであり,様々な場面での活用が期待されております。今回の特集では,設計と評価,熱電変換,遮音,通信を例に最新の研究開発動向をご執筆いただきました。
＜著者一覧＞
久保若奈 東京農工大学
田中拓男 (国研)理化学研究所
山本崇史 工学院大学
玉山泰宏 長岡技術科学大学
江南俊夫 積水化学工業(株)
野本博之 積水化学工業(株)
内村弘志 京セラ(株)
平松信樹 京セラ(株)
吉川博道 京セラ(株)
舟橋正浩 香川大学
寺崎正 (国研)産業技術総合研究所
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【新春特集】メタマテリアルの応用展開
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メタマテリアル熱電変換
Metamaterial Thermoelectric Conversion
均一な熱輻射環境における熱電発電素子を実現した。赤外吸収メタマテリアルを熱電変換デバイスの片側の電極のみに装着すると,メタマテリアルは周囲の熱輻射を吸収し,吸収損失として局所的な熱を生成する。その局所的な熱は伝導熱伝搬により熱電変換素子に伝搬し,熱電変換素子上に新たな温度勾配を形成する。
【目次】
1 はじめに
2 メタマテリアル熱電変換の実験検証
2.1 メタマテリアル熱電変換素子の作製
2.2 均一な熱輻射環境における,メタマテリアル熱電変換素子の熱電発電特性
2.3 均一な熱輻射環境におけるメタマテリアル熱電変換素子の発電機構
2.4 メタマテリアル電極の局所熱温度
2.5 メタマテリアルの必要性
3 まとめ
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遮音性能向上を実現する音響メタマテリアル
Acoustic Metamaterial to Enhance Sound Transmission Loss
自然界に存在する均質材料では実現できない,特異な応答を示す人工構造材料であるメタマテリアルが注目されている。メタマテリアルは共振・共鳴を含む波長以下のユニット構造による周期構造となっている。本稿では,レゾネーターを用いてコインシデンスあるいは共鳴透過による性能低下を抑制する音響メタマテリアルを紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 ヘルムホルツレゾネーターを用いた一重壁音響メタマテリアル
3 ヘルムホルツレゾネーターの底面を薄膜化した二重壁音響メタマテリアル
4 まとめ
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プラズマの生成および消滅を利用した動的メタマテリアルの設計と作製
Design and Fabrication of Dynamic Metamaterials Based on Generation and Annihilation of Plasma
外部信号により動的に特性が変化させられるような媒質を用いると,電磁波の変調やビーム操作等の能動的な制御が行えるようになる。そのような技術を発展させるために,動的メタマテリアルについて様々な研究がなされている。ここでは,電磁波による電磁波の制御を可能とする動的メタマテリアルとして,プラズマを構成要素として含むようなメタマテリアルの設計法や作製法,および,その特性の評価結果について紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 動的メタマテリアル設計の考え方
3 電気回路モデルを用いた動的メタマテリアルの設計
4 動的メタマテリアルの作製と評価
5 まとめ
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透明フレキシブル電波反射フィルムのsub-THz帯における反射特性
Experimental Evaluations with Transparent Flexible Reflectors at Sub-THz
近年,PC,スマートフォン,ウェアラブル端末などの急速な普及と動画像伝送利用の拡大により,移動体通信のデータトラヒックが急増している。今後さらにセンシングデータの活用が進むことによる,社会的なデマンド増加が見込まれる中,次世代移動体通信として第5世代移動通信システム(5G)の導入が進んでいる。5Gに用いられる高周波は直進性が高いため,アンテナ見通し外への通信に難がある。一般的には,安定したリンクを形成するために反射板を用いて電波を反射する方法で解決が図られるが,それら反射板は基本的に金属材料であり,重大な景観負荷が避けられない。そこで我々は,電波を拡散反射する透明なメタマテリアルを用いて,アンテナ見通し外のエリアに5Gの電波を届ける,透明フレキシブル反射フィルムを開発した。本稿では,透明性といった特長と,28GHz,39GHz,120GHz,144GHz帯域の異なる周波数における透過損失と反射特性を,一般的な室内材(天井タイル,乾式壁,合板,金属)との比較を交えて報告する。
【目次】
1 背景
2 開発品の概要
3 電波環境改善効果についての検証実験(電波死角評価シミュレーション)
4 透過損失および反射特性評価
4.1 透過損失評価
4.2 反射特性評価
5 まとめ
6 今後の予定
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メタマテリアルによる小形・薄形アンテナの開発
Development of Small and Low-Profile Antenna Using Metamaterial
金属上でも利用できるアンテナを開発するために,メタマテリアルの1種である人工磁気導体(AMC)に着目した。AMCを構成する単位セルの小型化と数セルAMC基板の小型化を検討した。その結果,AMC基板の対向する一対の側面を電気壁にすることで小型化できた。また,この電気壁付AMC基板に直接給電して,金属上でも放射効率が低下しない小形・薄形アンテナ:Amcenna®(アムセナ)を開発した。
【目次】
1 はじめに
2 代表的なAMCの特性
2.1 無限セルAMCの特性と単位セルの小型化
2.2 数セルAMCの特性
3 AMC基板の小型化
3.1 電気壁付AMCの特性
3.2 数セルAMCの電界分布
4 Amcenna®
4.1 Amcennaの構造と特性
4.2 Amcennaの電磁界
4.3 Amcennaの試作と評価
5 おわりに
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[Material Report-R&Dー]
ナノ相分離型電子活性液晶材料の電気化学機能材料への展開
Application of Nanosegregated Electroactive Liquid Crystal Materials to Electrochemical Functional Materials
側鎖に重合性のシクロテトラシロキサン環とイオンに配位するトリエチレンオキシド鎖やクラウンエーテル環を導入することにより,液晶相においてイオン種が透過可能なイオンチャンネルと電子輸送性のπスタックが形成された混合伝導体薄膜を作製できた。重合・不溶化した薄膜は電解質溶液中でエレクトロクロミズムを示した。
【目次】
1 序論
2 ナノ相分離型液晶性半導体
3 酸蒸気暴露による薄膜の不溶化
4 ナノ相分離による液晶性混合伝導体
5 クラウンエーテル環を導入した液晶性ペリレンビスイミドのエレクトロクロミズム
6 結論と展望
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静電気を可視化する機能性材料―静電気発光材料―
Static Electricity Induced Luminescent (SEL) Material
我々はこれまでにない“静電気に作用して発光する機能材料”を発見した。電荷が発光に関与する既知発光物質を系統的に探索し,ある種の SrAl2O4:Eu2+(機能性セラミック材料)が空気中のイオンや帯電粒子などの微弱な電気に反応して発光する静電気発光(SEL)材料として機能することを世界で初めて見いだした。本稿では,見つかったばかりの静電気発光材料を紹介する。
【目次】
1 緒言
2 静電気発光性SrAl2O4:Eu2+セラミック材料
3 静電気発光センサと発光挙動
4 結言
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[Market Data]
エポキシ樹脂の応用分野別市場・メーカー動向
1 半導体/電子材料
1.1 プリント配線板
1.2 半導体封止材
2 エポキシ樹脂系接着剤
3 エポキシ樹脂系塗料
3.1 日本ペイント
3.2 関西ペイント
3.3 エスケー化研
3.4 中国塗料
3.5 大日本塗料
3.6 日本特殊塗料
3.7 アサヒペン
3.8 アトミクス
3.9 その他のエポキシ樹脂系塗料メーカー
4 エポキシ複合材料
4.1 東レ
4.2 三菱ケミカル
4.3 ヘクセル(Hexcel)
4.4 帝人
4.5 SGLカーボン
4.6 フォルモサ
4.7 ソルベイ(Solvay)
4.8 ダウアクサ(DowAksa)
4.9 ヒョソン先端素材
4.10 中国の5大炭素繊維メーカー
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[Material Profile]
ガリウムヒ素
トリクロロエチルホスフェート