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エコマテリアル工学分野研究内容

   
大気圧プラズマ処理による木材の表面WPC化
大気圧プラズマにより活性化させたモノマー等を利用し、木材表面のWPC化を図り、従来からのWPCとの差別化を図る。
 
疎水性高分子材料の表面改質
大気圧プラズマにより活性化させた親水性化合物を利用し、疎水性合成高分子材料表面の親水性化を検討する。
 
 
セルロース系繊維織物の表面処理
大気圧プラズマにより活性化させたモノマー等を利用し、繊維織物(レーヨン、キュプラ等)の表面処理を行い、耐水性・ドレープ性等に及ぼす影響を検討する。
 
 
ごみ焼却装置における冷却廃熱の有効利用方法の検討
ごみ焼却では、ダイオキシン発生防止のために、燃焼ガスを800℃以上、2秒以上の加熱を行っている。次工程ではバグフィルターを用いるため、200℃以下まで冷却する必要があり、水噴霧冷却装置を利用している。この間の廃熱を利用する方法を検討する。蒸気タービン、スターリングエンジンの可能性を追求する。
 
針葉樹へのコロナ放電処理による,きのこの成長促進
木材へのコロナ放電処理によって,木材表面に親水性の劣化層が形成される。 この劣化層がきのこの成長に有利に働くと考え,コロナ放電処理された木材を用いて,成長促進を検討した。 予想通り,ブナおよびダグラスファーについて,コロナ放電処理によりヒラタケの成長促進が認められた。
特に,ブナでは必須とされている木材の滅菌処理を省略することが可能であった。 また,ダグラスファーでは,通常必要とされている屋外暴露処理と同等以上の効果が得られた。
「木材へのコロナ放電処理がヒラタケの成長に及ぼす効果」 上原 徹, 原田和信,神之田和久,古野 毅,城代 進,大平郁男: 木材学会誌, 42(8), 804-808 (1996)
 
 
疎水性高分子材料の表面改質(含酸素化合物の利用)
合成高分子材料はその優れた物性から我々の身の回りでも数多くかつ様々な形で使われている。前処理としての表面処理は材料のバルクの特性を保持し、簡単に接着性、生体適合性、防汚性、剥離性といった機能を付与することができる。
以前から親水性高分子のはっ水化、疎水性高分子のぬれ性向上などに関する研究が行われてきた。特に高分子表面の親水性化は多くの合成高分子の帯電性を低下させる目的で行われてきた。近年ではビニールハウスや食品ショーケース等の曇り防止、人工血管などにおける抗血栓性の向上を目的として研究されている。 また、表面改質の主流は湿式工程であるが、エネルギー問題および環境負荷の低減から乾式工程への移行が望ましいと考えられる。
そこで、ドライプロセスのひとつであり、短期間で表面のみを効率的に処理できるという利点からプラズマ重合に注目し、含酸素化合物とエチレンの大気圧プラズマ重合によるポリエチレン表面の親水性化について検討する。
 
木材へのコロナ放電処理がきのこの成長に及ぼす効果
 現在きのこの栽培方法として大きく分けて、①木材に穴を開け種駒を直接埋めてナメコ、シイタケ、キクラゲ等を栽培する原木栽培、②木材を堆肥としてマッシュルームを栽培するコンポスト栽培、③木粉を利用してエノキタケ、マイタケ等を栽培する菌床栽培がある。これらの方法の中で菌床栽培が最も集約的に行われ、90%以上を占める。この菌床栽培とは調整した広葉樹木粉を菌床として、加熱殺菌をしたあと冷却させてから植菌をして培養する方法である。しかし、広葉樹の不足によって菌床用の木粉の価格が上昇している。さらに、加熱殺菌には大きな熱源が必要であるし、その後の冷却にも長時間を要するため、エネルギーコストや生産効率の悪さが問題となっている。
そこで本研究では、既存の確立した栽培手順をなるべく変更することなく、全くの異分野であるプラズマ工学の技術、特に低温プラズマの一種であるコロナ放電を、日本の人工林の大半を占める針葉樹に対して行い、セルロースの重合度を低下させ、菌の木材に対する分解反応の容易化を検討する。
 
セルロース系繊維物の表面処理
綿などに代表されるセルロース系繊維は吸水性や風合いの良さ、染色性の良さなどから私たちの生活の中で多種多様な用い方がなされている。しかし近年、衣服に様々な機能性が要求されるようになり、また合成繊維の技術開発の進歩により新素材が次々と開発される中、セルロース系繊維にも更なる機能性の強化が求められるようになった。
セルロース系繊維の機能性の強化としては防縮加工、光沢加工などいくつかあるが、その一つとして擾水性の向上があげられる。
本研究では、このセルロース系繊維物の表面にエチレン雰囲気下大気圧プラズマ放電処理を用い、エチレン重合膜を堆積させ、繊維に擾水性を付加することを目的とする。
 
 
銅・亜鉛のプラズマ処理によるコンデンサーとしての利用
銅と亜鉛は、よく電池などの電極として利用される材料である。これらをプラズマ処理によってエチレンを付着させることによって、コンデンサーとして利用できると思われる。しかしまた、この考えは、現在まだ利用されていないことから、新たな電子部品などとして利用できれば、工業利用等の価値が高いと考えられる。そこで、本研究では銅、亜鉛にエチレンを付着させ、コンデンサーとしての機能を持つか否かの研究を目的とする。
 
 
大気圧プラズマによるアルミニウムの表面処理
アルミニウムは自身が表面に緻密な酸化膜を生成することで大気中での高い耐食性を持っており、優れた加工性を持ち、軽量で比強度が高いため日用品から工業用材料まで広く使用されている。しかし、酸やアルカリ、水と接触した環境下での使用、異種材料と接触した状態では、孔食や応力腐食割れ、電食などの腐食が発生してしまう。 こうした腐食への対策として、塗装や一緒に使用する材料にめっき処理を施す方法が一般的に用いられている。
そこで、本研究では、大気圧下でプラズマ重合を用いてアルミニウムの表面にエチレン重合膜を堆積させることで塗装やめっき処理に比べ、より環境負荷を小さくした耐食性の向上を検討する。
 
ヒノキモノテルペンキモタイプのDNA解析

ヒノキモノテルペンキモタイプにおけるDNAの塩基配列的特徴を調査するため,RAPD解析および得られたRAPDマーカーのSTS化を行い, 各キモタイプの遺伝的距離を推定し,また,モノテルペンキモタイプ特異的マーカーの探索を行っている。
 
ヒノキの針葉中モノテルペン組成の差異による漏脂病菌感受性の変化
ヒノキおよびスギにおいて,オレオレジンを生成し続け,形成層を壊死させるという病害を引き起こすヒノキ漏脂病菌に抵抗性のあるヒノキの選抜および育種を目的とし, 個体ごとのヒノキ漏脂病菌感受性と,オレオレジンの主成分であるモノテルペン組成との関係を詳細に調査している。
 
ヒノキのモノテルペンキモタイプにおける傷害反応
ヒノキから放散されるモノテルペンの化学組成には,少なくとも4種類のキモタイプが存在することが明らかになったため, キモタイプにより樹木の傷害反応がどのように異なるのかを研究している。
 
 
コナラ亜属コナラ樹木のRAPD解析
コナラ亜属内の樹種は,組織的特徴が巨視的および顕微鏡的観察において類似している点が多く,簡単に識別することが困難なため, RAPD(Random amplified Polymorphic DNA) 法を用いてDNAの塩基配列的特徴をもとに樹種を識別することを目的とし, 日本産および北米産のコナラ亜属数種のDNAの塩基配列情報をもとに樹種識別を試みている。
 
ヒノキ漏脂病菌の成長に及ぼすヒノキ針葉精油の影響
ヒノキおよびスギにおいて,オレオレジンを生成し続け,形成層を壊死させるという病害を引き起こすヒノキ漏脂病菌に抵抗性のあるヒノキの選抜および育種を目的とし, モノテルペン組成の異なる精油がヒノキ漏脂病菌の成長に及ぼす影響を調査している。
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