彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと伝えら
れる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。(戦国時代の軍団編成
の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと)の兜(かぶと)を合体さ
せて生まれたキャラクタ。
【今朝のレシピ:帆立てのポワレ ふきのとうソース】
あさイチ観てたら、渡辺雄一郎さんの「帆立てのポワレ ふきのとうソース」が
しょうかいされてた。本当は牛すじの味噌煮込み(土手焼き)をシリーズで掲載
するはずが、まったく余裕がない。ふきのとうにはめがない。松原の「ルバンベ
ール」の「ふきのとうアンチョビソースパスタ」を思い出しつばを飲み込み、ふ
きのとうを摘むことをブッキング。
出所:GOLDWIN
通常、光電子(こうでんし:photoelectron)とは 光電効果によって、光のエネル
ギーを吸収し、物質表面から外部に放出された自由電子と、固体の内部に留まる
が励起されて伝導(光伝導)に寄与するようになった電子の総称で、光電子によ
る電流を光電流と呼ぶ。この場合、物質(金属など)の表面に充分に振動数の大
きな光が入射すると、そのエネルギーによって物質内の電子が外部に飛び出す(
外部光電効果)。一般に光電子と言う場合、この現象によって外部に飛び出した
電子を指す場合が多く、この光電子1個1個を捉えて増幅するのが高感度光センサ
の光電子増倍管である。また光電子の持つエネルギーは物質の表面状態や内部の
バンド構造などを反映するため、光電子分光法などを用いた分析にも応用される
外部光電効果による場合と、半導体や絶縁体に充分に振動数の大きな光を照射す
ると、物質内部の電子が光子のエネルギーを吸収し、価電子帯などから固体内部
の伝導帯に励起される内部光電効果をさす場合がある。この伝導(光伝導)に寄
与するようになった伝導電子もやはり光電子と呼ぶ。光電子による物質の電気伝
導度の変化を応用したものが光導電セルである。また光電子のエネルギーを外部
に取り出したものが光起電力効果であり、フォトダイオードなどの半導体光セン
サや太陽電池などに応用される。この後者の場合、体温を効率よく利用して遠赤
外線を輻射する"集熱保温繊維"が市販されている。この「光電子®繊維」は 次の
ように、体温域で効率よく遠赤外線をふく射する集熱保温繊維が市販されている。
つまり、体温を利用して、カラダを保温する素材で、温かさの源は着る人の体温
でポカポカしたおだやかな温かさが得られ、セラミックスが体温を吸収し、繊維
を温め、保温しカラダに優しい快適な衣服内環境を提供、この光電子繊維には①
リラクゼーション効果。②疲労軽減、抗酸化力の向上と活性酸素減少、③睡眠の
質を高める、④消費エネルギーの増加、⑤リラックスの5つの作用すると接説明
されている。
【特許事例】
1.特開2023-151572 近赤外線吸収繊維、繊維製品、近赤外線吸収繊維の製造
方法 住友金属鉱山株式会社
【要約】
図1Aのごとく、繊維と、 前記繊維の表面および内部から選択された1以上の箇
所に配置された近赤外線吸収粒子と、を含有する近赤外線吸収繊維であって、前
記近赤外線吸収粒子は、セシウムタングステン酸塩を含有し、前記セシウムタン
グステン酸塩は、斜方晶、菱面体晶、および立方晶から選択された1種類以上に
変調した擬六方晶の結晶構造を有し、 前記セシウムタンステン酸塩は、一般式
CsxWyOzで表わされ、Cs、W、Oを各頂点とする3元組成図中で、x=
0.6y、z=2.5y、y=5x、およびCs2O:WO3=m:n(m、n
は整数)の4本の直線に囲まれる領域内の組成を有する、近赤外線吸収繊維で複
合タングステン酸化物を含有する近赤外線吸収粒子を含み、よりニュートラルな
色調とすることが可能な近赤外線吸収繊維を提供する。
図A1 Cs、W、Oを各頂点とするCs-W-O組成図
【注』関連露文調査(残件扱い)。
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このように、体温からの光電子による物質の電気伝導度の変化を応用したものが
光導電セルであり、体温域で効率よく遠赤外線をふく射する集熱保温繊維維が市
販されているように、発電モジュールに変換できるので、ここでは、高性能な(
高付加価値な)熱電デバイス/モジュール開発の現状と展望を考えてみよう。
無駄に捨てられている熱を
熱電材料によって無数のIoT動作電源や省エネ発電
熱電材料にその機能をもたらすのは約2世紀前に発見されたゼーベック効果で,材
料に温度差がかかると,材料中の電子やホールの電荷キャリアが高温側から低温
側に拡散し、その結果,温度差に比例した電圧が発生する。n型(電子)とp型
(ホール)の材料素子を組み合わせれば,電圧の極性が逆なので,電圧が相乗し
て片側から取り出せて,温度のより高い面へ設置すれば,低温側から電池のよう
に電力が取り出せる熱電材料の利点は,大がかりなタービンなどに比べて,固体
素子で熱から電気を作り出せる利便性で,現代社会において,次の2つの側面で
の活用が期待できる。熱電材料の熱電変換効率は,次の性能指数\(ZT\)の関数で,
\(ZT\)が大きければ大きいほど,理想的なカルノー効率に近づく.\(ZT\)は,
\[ ZT=\alpha^2\sigma T/\kappa \] であり,\(\alpha\)はゼーベック係数,
\(\sigma\)は電気伝導率,\(\kappa\)は熱伝導率,\(T\)は温度と,測定が容易な
基礎的な物性パラメータで構成され,基礎的な物性解明を進めながら,応用面に
おいて自分の材料がどれくらいの性能か推し量れる。.
ここで、高性能(高い\(ZT\))得るには,理想は金属のような高い電気伝導を有
すると同時に絶縁体のような高いゼーベック効果を有し,また,電気を良く通す
が熱を遮蔽しなければいけなく容易ではない。前者に関しては,ゼーベック効果
は,フェルミ面近傍の状態密度によるので,より先鋭な特徴のある低次元化,フ
ェルミ面近傍に共鳴準位を形成するようなドーピング,状態密度の縮重度の利用
に加えて,最近は磁性や相互作用を活用してキャリアを重くすることでの,ゼー
ベック係数の増強のいくつかの原理が見出されて活用されて来た。後者に関して
は,電気を運ぶ電荷キャリアと格子で熱を運ぶフォノンの平均自由行程が一般的
に異なることを利用して,フォノンのサイズに近いミクロ・ナノ構造を材料に入
れ込むことでフォノンを選択的に散乱して,電気伝導率をあまり損なわずに熱伝
導率を選択的に低減する方法で多くの熱電材料における高性能化が得られた.原
子間の特徴的なボンディングなどにより格子熱伝導率が本質的に低い材料に注目
して,電気的な性質の制御を試みるアプローチもある。また、また,実用側面に
関しては,従来の多くの高性能熱電材料が,非常に希少な元素であるTeや毒性の
高いPbなどを主成分に持つ傾向があるのも,応用を困難にしている。
未来型高性能新規熱電材料
Bi2Te3系材料に匹敵・凌駕するMg–Sb系材料の開発
図1.本高性能化原理による高い電荷移動度(左)と性能指数ZT(右)(■●の
点):https://www.jsap.or.jp/columns/gx/e2-12
この研究では、n型Mg3Sb2系材料において、少量の銅原子を添加することによる
2つの顕著な熱電高性能化効果を発見。第一の点は、原子間隙に少量の銅原子を
挿入することにより、熱の伝搬を司るフォノンの状態密度のギャップが埋まり、
フォノンの伝搬速度が低減して、熱伝導率を大きく低減できることを見いだす。
熱伝導率を小さくすることができると、利用する熱流の損失を抑えることができ、
熱電変換効率を高めることができる。第二の点は、粒界への銅原子のドーピング
により、粒界の化学的な組成や構造の制御が可能となり、熱伝導率の低い多結晶
材料でありながら、単結晶材料に匹敵する高い電荷移動度、すなわち高い電気伝
導率を実現できることを見いだした(図1左 参照)。これにより、ジュール発熱
によるエネルギー損失を抑える。こうして見いだされた新規なフォノン散乱効果
や粒界制御効果は、ターゲットとした熱電材料の高性能化 (図1右 参照)を実
現しただけでなく、他の熱電材料の高性能化にも活用できる可能性があることか
ら、大きな波及効果も期待せきる。開発されたオリジナル材料(物質・材料研究
機構においてn型、p型のそれぞれの特許出願済み)を用いて、8対の熱電モジ
ュールを作製し(図2左 参照)、室温と320℃の温度差の低温域において、7.3%
の高い熱電変換効率の実現に成功(図2右 参照)。これはBi2Te3系の世界最高性
能モジュールに匹敵する性能。材料性能から見積もられる理論効率は約11%とさ
らなる高効率化も見込まれる。この技術は、さまざまな応用が期待される室温近
傍の低温域において、半世紀以上に亘る熱電材料の開発の歴史で初めてBi2Te3系
材料を超える可能性を持つような材料であり、熱電発電の幅広い分野での応用に
新規な可能性を切り拓く成果である。
図2 開発したMg3Sb2系材料で作成したモジュール(左)とその変換効率(右)
(●の点)
【展望】 今回の研究では、新たな高性能化原理の学理探求の結果、新規な高性
能熱電材料を見いだした。材料の高いポテンシャルを実証するために、発電モ
ジュールも作製し、非Bi2Te3系材料で、Bi2Te3系の最高性能モジュールに匹敵す
る性能を実現した。これにより、希少な材料であるTeを含まない低価格で広範囲
に適用可能な熱電モジュールの実用化を進め、省エネに加え、Society 5.0を実
現するために必要な無数のセンサ用自立電源向けの熱電モジュールの実用化に
貢献。さらに、見いだされた新原理の活用により、他の温度域にも活用できる新
規な高性能熱電材料の研究開発も推進する。
Anytime Anywhere ¥1/kWh era
【再エネ革命渦論 198 アフターコロナ時代 186】
技術的特異点でエンドレス・サーフィング
半導体市場は2030年に1兆ドル規模
AI/車載用途がけん引
SEMIジャパンは2023年12月12日に開催したプレス向け説明会にて、半導体
/半導体装置市場の予測を発表した。半導体市場は2024年と2025年に10%
以上の成長が予測されていて、2030年には1兆米ドル規模に達する見込み。
半導体市場の拡大に伴い現在、世界各地で生産能力の拡大が進められてい
て、2022年から2026年までに稼働する工場は96カ所になる見込みだ。地域
別では中国が30カ所と突出しているものの、米国や欧州、日本、東南アジ
ア諸国においても以前より多くの工場が操業を開始する。
出所:熊本日日新聞社
TSMCが熊本第二工場建設を発表、6nmプロセス導入 27年末の操業開始
TSMC、ソニーセミコンダクタソリューションズ、デンソー、トヨタ自動車は2024
年2月6日、TSMCの半導体受託製造子会社Japan Advanced Semiconductor Manufactur-
ing(JASM)の熊本第二工場を建設する計画を正式に発表した。2024年末までに着
工し、2027年の操業開始を目指す。また、トヨタが少数株主として参画する。
設備投資は2工場で200億米ドル超に、6/7nmプロセス導入を明言
JASMは22/28nmプロセスおよび、12/16nmFinFETプロセス技術を導入する第一工
場を熊本県菊陽町に建設中、2024年2月24日に開所式を行う予定だ。TSMCらによ
ると第一、第二工場を合計したJASMへの設備投資額は200億米ドル超となる見込
みで、「日本政府からの強力な支援を受ける前提で検討している」という。両工
場の生産能力の合計は月産10万枚(12インチウエハー換算)を超える見込みで、
自動車、産業、民生、HPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)関連アプ
リケーション向けに40nm、22/28nm、12/16nm、6/7nmのプロセス技術による製造
を行う予定。両工場の稼働によって熊本拠点では3400人以上の高度技術専門職を
直接雇用する見込みだという。なお、生産能力計画については「市場における需
要状況を鑑みて調整していく」としている。TSMCは2024年2月6日の取締役会にお
いて、JASMへの最大52億6200万米ドルの増資を決議。今回の各社の出資によって、
TSMCは約86.5%、SSSは約6.0%、デンソーは約5.5%、トヨタは約2.0%のJASM株
式を保有することになる。
風蕭々と碧いの時代
『ああ、レディハリケーン』 1979.9.21
作詞:楳図 かずお/作曲:近田春夫
ケネディ・センター名誉賞(The Kennedy Center Honors)は、舞台芸術(パフォ
ーミング・アーツ)を通じてアメリカ文化に生涯にわたって貢献した人に贈られ
る賞。2010年 ポール・マッカートニーらが受賞。
● 今夜の寸評 :日々の合唱 心の手当
Thinking of those who have passed and putting your hands together
each day bring you peace of mind.
今朝の備忘録:
高浜原発1号機で蒸気もれ「放射能の影響ない」4号機では伝熱管損傷
(朝日新聞 2024.1.22)
運転中の原発としては国内最古の関西電力高浜原発1号機(福井県、1974年運転
開始)で、22日までに配管からの蒸気もれなどが見つかった。同原発では1日の
能登半島地震で最大約4ガルの揺れを観測。関電は「原因は調査中だが、現時点
では地震の影響ではないと考えている」と説明している。関電は22日、今後の詳
細な点検のために1号機の出力を40%に抑えた。「環境への放射能の影響はない」
という。高浜1号機は加圧水型(PWR)。原子炉内でつくられる高温・高圧の水を
金属の伝熱管に通し、炉内とは別の水を沸騰させて蒸気をつくるしくみで、その
蒸気の力で発電用のタービンを回して発電している。 問題が見つかったのは
原子炉格納容器外の「給水ブースターポンプ」付近。同ポンプは蒸気発生器への
給水ポンプを補助する役割で、3台のうち2台が運転中だった。
※ NHK 災害ニュース➲高浜原発1号機 トラブル相次ぐ 出力下げて調査 放射
能影響なし 2024.1.22 13:27
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