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別紙1

研究成果展開事業(産学共創基礎基盤研究プログラム)
新規研究課題および総評

技術テーマ:革新的構造用金属材料創製を目指したヘテロ構造制御に基づく新指導原理の構築

プログラムオフィサー:加藤 雅治(東京工業大学 教授)

技術テーマ概要

本技術テーマでは、革新的な構造用金属材料の創製のための基盤技術と指導原理の構築のための基礎基盤研究を行い、今後数十年〜百年にわたる我が国の社会基盤の強化と、製造業の国際競争力の維持・強化に資する成果を得ることを目指します。

本技術テーマでは、金属材料中の様々な不均一性(ヘテロ構造)を積極的に利用することを考えます。そして、強度、延性、じん性、加工性、耐環境性など、構造用金属材料に要請される諸性質の飛躍的な改善、さらには、従来は両立が困難であった複数の機能を同時に向上させるような革新的な材料設計・開発思想を確立することを目指します。今までの金属学、材料工学の知識の延長線上での取り組みを超えた新たな学術的、技術的な指導原理を構築できる独創的な基礎基盤研究を推進します。また、これらの成果が将来的に材料の実用化に貢献できるよう、産業界と研究者との意見交換(「産学共創」)の結果を基礎基盤研究の推進方針に積極的に反映していきます。

新規研究課題 (氏名五十音順)

研究代表者 研究課題名 研究概要
氏名 所属 役職
津崎 兼彰 九州大学 教授 鉄鋼における水素/マルテンサイト変態相互作用の定量的・理論的解明と水素利用材料の創製〜利用可能な新固溶元素獲得を目指して〜 水素は、鋼材の特性(破壊強度、延性またはじん性)を低下する水素脆化を引き起こすという問題が古くからあります。水素による脆化を克服した上で、水素を活用した新たな鉄鋼材料の創製に挑戦します。これは炭素や窒素などと同様に、「水素」という利用可能な新たな固溶元素の獲得を意味します。第一段階で熱誘起、第二段階で変形誘起のマルテンサイト変態・双晶変形に及ぼす水素の影響を検討し、これらの知見を総合して第三段階で水素利用材料の創製に取り組み新たな指針を提案します。
戸田 裕之 九州大学 主幹教授 水素分配制御によるアルミニウム合金の力学特性最適化 アルミニウムは溶解度をはるかに超える水素を含有しますが、その水素がどこに存在し、どのように材料の脆化をもたらすか明らかではありません。本研究では、アルミニウムの3D/4D可視化や第一原理計算などにより、さまざまなトラップサイトへの水素のヘテロ分散挙動を解明します。さらに、結晶粒界、転位、析出物、ポアへの水素のトラップ量を制御することにより、アルミニウムの力学特性を最適化することを目指します。
三浦 博己 豊橋技術科学大学 教授 オーステナイト鋼への単純強圧延によるヘテロナノ構造の付与と超高強度化の実現 産業応用を見据えた単純な強圧延プロセスを適用し、鉄鋼材料の力学特性の劇的な向上を図ります。具体的には、安定オーステナイト鋼への単純強圧延によって、ラメラ状組織、変形双晶、せん断帯などが主となるヘテロナノ構造を導入し、常識を越える機械的性質を有する高強度オーステナイト鋼を創製します。また、その力学特性発現のための組織因子や強化機構を実験的・理論的に徹底追求し、構造材料産業界にブレークスルーを生み出す新たな材料開発・設計の指導原理を提示します。

<プログラムオフィサー総評>

本技術テーマは、平成22年度に設定されました。わが国の社会基盤を強化して高い国際競争力を維持するために、製造業のさらなる発展を意図するもので、優れた機能を有する革新的な構造用金属材料の開発に資する基礎的な研究を戦略的な産学連携によって展開し、必要な基盤技術と指導原理を10年間で確立しようとするものです。構造用金属材料として重要な諸性質・性能の飛躍的な改善、さらには、従来は両立が困難であった複数の機能を同時に向上させるような革新的な材料設計・開発思想を確立することを目的としています。そのために、今までは性能発現の阻害因子と考えられがちであった材料に存在するさまざまなスケールの不均一性(ヘテロ構造、heterogeneity)をむしろ積極的に利用し、「ヘテロ構造制御」による新材料創製と新指導原理の構築を目指します。これまでに2回の公募を経て合計12件の課題が採択され、現在は6件の課題研究が進行中です。終了した6件の課題の多くは、得られた指導原理の実用化への適用に向けて、企業との共同研究などへと発展しています。

本技術テーマの第3回の研究課題公募は、平成26年5月8日から6月23日までの期間で行いました。前回までの採択課題とのバランスを考えて、今回は「水素と金属、組織と力学特性、実験・理論・計算の融合、鉄鋼、チタン合金、アルミニウム合金、複合材料、最先端解析技術、大型共同研究施設(加速器、放射光、中性子、スーパーコンピュータなど)の利用」というキーワードを含む課題を歓迎する旨と、参加研究者間で効率良い有機的・相補的な連携が計画されている研究体制が望ましい旨を公募要領に記載しました。

その結果、上記分野とその周辺分野で、優れた提案が18件届きました。その後、POと7名のアドバイザーによる書類選考と面接選考を経て、3件を採択しました。6倍の競争率という激戦でした。競争率が高いことは嬉しいことですが、前2回と同様に、学術的には優れた提案でありながら採択できなかった課題が多かったため、応募して下さった皆様には申し訳ない気持ちがしています。

採択された研究課題3件は、水素と金属、組織と力学特性、実験・理論・計算の融合、鉄鋼、アルミニウム合金、最先端解析技術、大型共同研究施設の利用などのキーワードを含み、研究内容がバラエティーに富んでいます。しかも、いずれの課題も、異なる所属の複数の研究者によるチームワークを組んだ研究体制がとられており、「産学共創の場」を利用した産業界との積極的な意見交換によって、革新的な構造用金属材料創製に対する指導原理の構築が大きく期待されます。これらの研究の進展が、わが国の国際競争力の維持・強化につながることを、私は確信しております。

技術テーマ:テラヘルツ波新時代を切り拓く革新的基盤技術の創出

プログラムオフィサー:伊藤 弘昌(東北大学 名誉教授)

技術テーマ概要

テラヘルツ波は電波と光波の間の周波数帯に位置し、電波の良好な透過性と光波の持つ制御性の良さを兼ね備えており、1990年代から本格的な取り組みが始まった新たなフロンティアであります。この波長帯で固有の指紋スペクトルをもつ物質も多いことから、スペクトルの基礎的な解明やその特性を活かし、従来実現できなかった様々な新用途が期待されています。

本技術テーマでは、優れた特色を持つテラヘルツ波の産業応用に必要な能力や特性を兼ね備えるための、科学に基づく革新的な基盤技術により要素技術を創出し、テラヘルツ波新時代を我が国から切り拓くことを目的とします。また、この制度の特徴である産業界と研究者との対話の場「産学共創の場」を活用することにより、産業界の基本的ニーズを共有し、世界をリードする基礎的な研究に反映していきます。

新規研究課題 (氏名五十音順)

研究代表者 研究課題名 研究概要
氏名 所属 役職
伊藤 弘 北里大学 教授 ヘテロバリアダイオードを用いたテラヘルツ波イメージャーの開発 テラヘルツ波を用いたイメージング技術は、これまで見ることが難しかった情報を可視化できることから、産業界が最も期待している分野の1つです。本研究では、新たな設計思想に基づく、低雑音で広帯域な室温動作テラヘルツ波検出素子、ヘテロバリアダイオードの実現を目指します。産業界との対話を通して、各種応用に必要とされる性能や部品形態を把握し、素子特性の向上、アレイ化技術の確立、撮像技術の構築に取り組みます。
河野 行雄 東京工業大学 准教授 ナノカ−ボン材料を用いた新規テラヘルツ検出器の開発 本研究では、テラヘルツ(THz)検出技術の中でも、「分光機能(チューナブル検出)」、「室温検出」の2つにねらいを定めます。ナノカーボン材料の特徴を用いた、レーザー光源や干渉計を使用しない固体素子による分光測定、室温における高感度モニタリングを目的とします。本研究の成果を基に、産業界との連携によりTHz計測システム用検出器としての貢献を目指します。
佐藤 春実 神戸大学 准教授 テラヘルツイメージング分光による高分子材料の劣化の可視化と深さ方向分析 テラヘルツ(THz)イメージング測定により、非破壊・非接触で高分子材料の構造・物性を可視化し、ひずみや欠陥がどのような分子構造に由来するのかを明らかにします。さらに、材料表面からの深さ方向分析により、高分子複合材料中の成分間の相互作用、結晶化度の分布、樹脂流れや残留応力などの三次元分布の情報を得ることを目指します。これにより、テラヘルツイメージングの高分子工業への基盤技術構築に貢献します。
渡邉 紳一 慶應義塾大学 准教授 テラヘルツ時間領域分光ポーラリメータの開発と産業応用展開 テラヘルツ電磁波の偏光情報を用いることで観察できる光弾性計測によるプラスチック材料の内部応力検査、円偏光二色性計測による生体分子材料のキラリティー計測、超精密な表面形状計測などの材料物性評価を行い、その産業応用に向けた基盤技術の構築を進めます。独自に開発した高速・高精度なテラヘルツ時間領域分光偏光分析装置(ポーラリメータ)の性能評価と改善を行い、広く産業用途に利用できるようロバストかつ可搬式の装置開発を進めます。

<プログラムオフィサー総評>

本技術テーマでは、日本で活発に独自の研究開発が続けられ、新たな各種応用が期待されているテルヘルツ波技術を真の産業応用に展開するため、科学に基づく革新的な基盤技術と戦略的な産学連携によってその要素技術を確立し、テラヘルツ波新時代を日本から切り拓くことを目的とします。このため、この制度の特徴である産業界と研究者との対話の場である「産学共創の場」の活用により、産業界の基本的ニーズを共有し、世界をリードする産業に展開できるような基盤的な研究を推進していきます。

本技術テーマは平成22年度にスタートし、今回第2回の研究課題公募を行いました。応募総数は35件にのぼり、多岐にわたるテラヘルツ波技術について、幅広い層から興味深い研究提案をいただきました。提案には、テラヘルツ波の光源や検出器から、イメージング技術を含む応用展開やそのための光学素子、そして得られるスペクトルの解明など多岐にわたりました。

これら多彩にして数多くの研究提案を、産のニーズと学のシーズに優れた見識を持つ、産業界・アカデミアからなる全11名のアドバイザーの協力のもとに書類選考と面接選考を行いました。慎重な審査の結果、4課題の採択とさせていただきましたので、競争率は約9倍となりました。

審査に当たっては、サイエンスの内容、技術の高さ、新規性、研究計画の妥当性はもちろんのこと、特に産学共創という観点から、日本の産業競争力に将来どのようなインパクトを与えうるか、どのように産業界と関わりながら研究を発展させていけるかなど、当制度独特の観点も十分考慮いたしました。

採択は悩み抜いた末の4件となりましたが、いずれも目的をきちんと見据えて、産業界にユニークな成果を提供しうる研究であります。

テラヘルツ技術の普及には、光源の高出力化・高安定化、高感度検出器の実現、計測手法の高度化・高速化、スペクトルの分光学的理解など、まだまだ乗り越えるべきハードルは沢山あります。そのため本プログラムの特徴を生かし、個々の研究者には産業界の要望に耳を傾け、研究に有効に反映してもらおうと思っています。

残念ながら、今回は断腸の思いで不採択とさせていただいた課題にも、すばらしい可能性が多々ありましたことをここに特記させていただきます。

今後研究推進の段階に入ります新採択テーマは、既採択の継続テーマとともに、「産学共創の場」という当制度のユニークな機能を存分に生かし、産業競争力の強化に資するという大きな目標に向け研究の一層の推進を図って参ります。

技術テーマ:革新的次世代高性能磁石創製の指針構築

プログラムオフィサー:福永 博俊(長崎大学 副学長/理事)

技術テーマ概要

Nd−Fe−B磁石の発表から30年が経過しました。この間、Nd−Fe−B磁石の特性を越える新磁石の探索や製造が試みられてきましたが、これを越える新磁石の開発には至っておらず、次世代磁石の開発が強く望まれています。また、磁石性能に加えて資源的な観点からも既存磁石の飛躍的特性改善や新磁石の開発が必要とされています。本技術テーマでは、革新的次世代磁石の創製のための基盤技術とそれにつながる指針を確立するために、大学・公的研究機関などでの基盤研究を推進し、我が国の産業競争力の維持・強化と社会基盤の強化に資する成果を得ることを目指します。

本技術テーマで扱う研究は製品化研究ではありませんが、将来的には研究成果が製造技術へとつながり、我が国の産業競争力が維持・強化されることを目指しています。「産学共創の場」というプラットホームを設け、各研究課題の進捗状況や成果創出状況、産業界の要望などを議論し、研究の推進方針に積極的に反映していきます。

新規研究課題 (氏名五十音順)

研究代表者 研究課題名 研究概要
氏名 所属 役職
嶋 敏之 東北学院大学 教授 ラティスエンジニアリングによる高磁化磁性材料の創製および高性能永久磁石材料の開発 新たな材料設計に基づいた原子・分子単位でのナノ構造制御による高性能永久磁石材料の開発は、高性能モーターを開発する基盤技術として必要不可欠です。本研究では、キーマテリアルである従来型の鉄系強磁性体を遥かに凌駕する、あるいは従来の枠を超えた高機能性が期待される新しいマンガン系高飽和磁化および高磁気異方性磁性材料の創製の可能性を、エピタキシャル単原子交互積層法を用いて検討し、その後バルク材料へ展開し高性能永久磁石材料開発を目指します。
中村 裕之 京都大学 教授 遷移金属元素の価数に着目した鉄系酸化物磁石の実用材周辺の基礎科学とその高性能化に向けた物質設計指針の提案 フェライト磁石では母物質の鉄原子の一部をコバルトに置換することで性能を高めていますが、従来の常識と異なり、鉄やコバルトの価数が不安定で、そのことが磁石の性能に深く関わっている可能性があります。本研究ではコバルト置換磁石の鉄・コバルトの価数を実験的に明らかにするとともに、価数を積極的に制御することで磁石の性能を向上できないか検証します。その結果を前提に、産学共創の場を活用して、高機能鉄系酸化物磁石の開発を目指します。
柳原 英人 筑波大学 准教授 電子論に基づいたフェライト磁石の高磁気異方性化指針の確立 立方晶スピネルフェライトは、OP磁石として実用化された最初の酸化物磁石です。この研究では、磁気異方性の起源に立ち返って物質設計をおこない、結晶場とスピン軌道相互作用を制御することでスピネルフェライトの磁気異方性を最大化させ、スピネルフェライトの磁石としてのポテンシャルを引き出すことを目指します。大きな一軸性磁気異方性を発現させる指針を確立することで、スピネルフェライトの新たな高性能磁石材料としての可能性を示します。

<プログラムオフィサー総評>

Nd−Fe−B磁石の発表から30年が経過し、次世代磁石の開発が強く望まれています。また、磁石性能に加えて資源的な観点からも既存磁石の飛躍的特性改善や新磁石の開発が必要とされています。本技術テーマでは、革新的次世代磁石の創製のための基盤技術とそれにつながる指針を確立するために、基盤研究を推進し、我が国の産業競争力の維持・強化と社会基盤の強化に資する成果を得ることを目指しています。

本技術テーマについて、平成23年度に公募に基づき6件の研究課題を採択して技術テーマを推進して参りました。この間、民間企業との共同研究の開始、特許の出願などの成果も出て参りましたが、平成25年度に2件の課題が終了しましたので、平成26年5月8日〜6月23日の期間に追加公募を行い、12件の応募をいただきました。応募いただいた研究課題の内容は、材料のキャラクタライゼーションを通じた永久磁石高性能化のための指導原理の確立、新規な手法による既存材料の高性能化、革新的視点からの新規磁石材料の創製など、前回の公募に比べて「産学共創」を意識した課題が多くなりました。複数の研究機関に所属する異なる分野の研究者が共同で課題に取り組む提案も多く、困難な課題を克服するための工夫が感じられました。また、前回の公募と同様に、磁石以外の研究領域で実績を残しておられる研究者の方々からも応募をいただき、本技術テーマの設定がこの分野のさらなる活性化につながることを実感しました。

審査にあたっては、産業界・アカデミアからなる全8名のアドバイザーの協力のもとに、書類選考と面接選考を行いました。応募いただいた提案はいずれも意欲的な研究でしたが、研究目的、独創性、計画の妥当性、実現性などを備え、本技術テーマの解決に大いに貢献すると期待できる課題として、3件の提案を採択しました。特に、提案いただいた研究課題が現存の磁石の特性を凌駕する次世代高性能磁石創製につながるか、磁石の生産・応用に関連した産業の競争力強化に貢献できるか、について重視して評価しました。残念ながら、今回は不採択とさせていただいた課題にも、すばらしい可能性を含む提案が多くありましたことを、ここに特記させていただきます。

採択された研究課題については、本技術テーマの目的達成を促進するために運営する「産学共創の場」において、各研究課題の研究計画、進捗状況や成果創出状況、産業界の要望などを議論していただきます。各研究者には、産業界からの要望も取り入れながら研究を進めていただくことになります。

このプログラムを通して、各研究課題を進展させ、革新的次世代高性能磁石創製のための指針を構築し、我が国産業の国際競争力の維持・強化と社会基盤の強化につなげたいと思います。