出版社内容情報
★ 応用展開めざましいインテリジェント材料！
★ さらに世界をめざす日本発の独創技術！
★ 材料・技術・システムの最新技術と実用化例！
【刊行にあたって】
インテリジェント材料の概念が提唱されたのは1989年である。この概念は，それまでの材料の常識を破る斬新で独創的なものとして，国内外からの注目を浴び，材料研究の現場に刺激を与え，また当時の科学技術庁の積極的な後援により，インテリジェント材料創製のために，いくつもの国家プロジェクトが着手された。この頃の研究状況を集大成させたのが?潟Vーエムシーにより刊行された『インテリジェント・マテリアル』（インテリジェント材料フォーラム企画委員会編集，1991年発行）である。この刊行以来，12年が経過した。この間インテリジェント材料の研究領域は広がり，新しい分野が開拓され，その研究内容は，多彩なものとなっている。インテリジェント材料を将来材料と捉えて行った，インテリジェント材料創製のための基礎的な研究，あるいはシーズ発掘型の研究は，ナノテクノロジー・ナノマテリアル研究やバイオテクノロジー・バイオマテリアル研究等へと進展している。国家プロジェクトとして進めた材料中のナノスペースを制御し，利用する研究は，正にナノマテリアル研究の先駆けといえる。インテリジェント材料を今必要な材料と考えて行った。応用的な，あるいはニーズ対応型の研究は自己修復材料，スマートマテリアル・ストラクチャー，環境材料などへと展開している。
また，前回にはなかった領域として，インテリジェント材料やそれを使ったシステムのビジネス化の領域である。自己修復皮膜を持つ耐食鋼，各種のアクティブマテリアル・システムなどが実用化されている。空気清浄化システムはヒット商品となっている。
この度発行することになった『インテリジェント材料・技術の最新開発動向』は，いろいろな材料分野，基礎から応用，さらには製品化までを網羅することを目的として，第一線の多くの研究者の協力を得てまとめたもので，前書とは内容が一変している。この１２年間に，インテリジェント材料は，当初考えられていた枠組みを越えて広がり，深化し，一部は実用化のゴールに達して，社会や経済に直接役立っている。今，わが国は経済の停滞により，社会全体の活力が失われているが，科学技術の世界は休むことなく，着実に，ダイナミックに前進していることが窺える。このリニューアル版が新たな技術開発や製品開発のトリガーとなることを期待したい。
最後に研究の最前線におられ，極めてお忙しい中，最新の研究動向，研究成果をご執筆いただいた執筆者の方々にお礼申し上げます。また，本書の刊行を提案され，粘り強く出版までこぎつけた?潟Vーエムシー出版の北村巌さんに感謝します。
2003年4月 編集委員長 新谷紀雄
【執筆者一覧（執筆順）】
高 木 俊 宜 広島工業大学 総長
相 澤 益 男 東京工業大学 学長
由 井 伸 彦 北陸先端科学技術大学院大学 材料科学研究科 教授
池 田 太 一 (独)産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター ＮＥＤＯフェロー研究員
松 原 秀 彰 (財)ファインセラミックスセンター 主幹研究員
新 谷 紀 雄 (独)物質・材料研究機構 材料研究所 機能融合材料グループ ディレクター
原 田伊知郎 東京工業大学大学院 生命理工学研究科 生体分子機能工学専攻 助手
赤 池 敏 宏 東京工業大学大学院 生命理工学研究科 生体分子機能工学専攻 教授
青 柳 克 信 東京工業大学大学院 総合理工学研究科 教授
秋 宗 淑 雄 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター 副センター長
秋 山 義 勝 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 助手
岡 野 光 夫 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長 教授
多 田 朋 弘 北海道大学大学院 理学研究科 生物科学専攻 修士課程
Jian Ping Gong 北海道大学大学院 理学研究科 生物科学専攻 助教授
長 田 義 仁 北海道大学大学院 理学研究科 生物科学専攻 教授
田 畑 泰 彦 京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 教授
松 崎 雄 嗣 名古屋大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻 教授
三 田 彰 慶應義塾大学 理工学部 システムデザイン工学科 助教授
小 林 幹 彦 (独)物質・材料研究機構 材料研究所 機能融合材料グループ 主席研究員
青 島 貞 人 大阪大学大学院 理学研究科 高分子科学専攻 教授
堀 江 一 之 東京農工大学 工学部 有機材料化学科 教授
安 積 欣 志 (独)産業技術総合研究所 関西センター 人間系特別研究体 主任研究員
武 田 邦 彦 名古屋大学大学院 工学研究科 材料機能工学専攻 教授
大石 竜太郎 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター ＪＳＴ重点研究支援協力員
吉 田 均 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター 主任研究員
永 井 英 幹 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター 研究員
許 亜 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター ＮＥＤＯ研究員
張 炳國 (独)産業技術総合研究所 スマートストラクチャー研究センター
佐々木 茂貴 九州大学大学院 薬学研究院 生物有機合成化学分野 教授
大 和 雅 之 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 助教授
古 薗 勉 国立循環器病センター研究所 生体工学部 室長
岸 田 晶 夫 国立循環器病センター研究所 生体工学部 部長
田 中 順 三 (独)物質・材料研究機構 生体材料研究センター センター長
都 甲 潔 九州大学大学院 システム情報科学研究院 教授
篠 原 寛 明 富山大学 工学部 物質生命システム工学科 教授
小 口 信 行 (独)物質・材料研究機構 ナノマテリアル研究所 ナノデバイスグループ ディレクター
石 橋 幸 治 理化学研究所 半導体工学研究室 先任研究員
豊 田 紀 章 姫路工業大学 高度産業科学技術研究所
山 田 公 姫路工業大学 高度産業科学技術研究所 客員教授
臼 井 博 明 東京農工大学 工学部 有機材料化学科 助教授
小 畠 英 理 東京工業大学大学院 生命理工学研究科 助教授
工 藤 一 浩 千葉大学 工学部 電子機械工学科 教授
齋 藤 公 児 新日本製鐵（株） 技術開発本部 先端技術研究所 解析科学研究部 主幹研究員
長谷川 幸雄 （株）セルシード 代表取締役社長
大 野 和 久 （株）資生堂 マテリアルサイエンス研究センター 副主幹研究員
野 島 秀 雄 シャープ（株） 電化システム事業本部 プロジェクトチーム 副統轄
村 山 英 樹 フロンティアカーボン（株） 開発センター 副社長兼開発センター長
瀬 和 信 吾 イーメックス（株） 代表取締役
井 須 紀 文 （株）ＩＮＡＸ 技術統括部 基礎研究所 所長
石 田 秀 輝 （株）ＩＮＡＸ 技術統括部 取締役技術統括部長
宮 坂 明 博 新日本製鐵（株） 技術開発本部 鉄鋼研究所 部長
武 藤 範 雄 綜合警備保障（株） 法人営業部 顧問
浅 沼 博 千葉大学 工学部 電子機械工学科 助教授
【構成および内容】
序章 高木俊宜
１．インテリジェント材料の概念構築の経緯 ・・・・・・・・・・・・・・1
２．インテリジェント材料が育った歴史的必然性 ・・・・・・・・・・・2
３．”インテリジェント”と”スマート” ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
４．世界に広がるインテリジェントの考え方 ・・・・・・・・・・・・・・・6
第１章 インテリジェント材料・システムの新しい展開 相澤益男
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・9
２．期待される「インテリジェント性，賢さ」 ・・・・・・・・・・・・・・・10
３．材料内の情報フローを設計する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
４．インテリジェント材料・システムの研究開発の進展 ・・・・・12
５．多様な物質系で多彩なインテリジェント材料・システム ・・13
６．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14
第２章 インテリジェント材料の最新開発動向
１．インテリジェントポリマー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15 由井伸彦・池田太一
１．１ はじめに
１．２ 超分子化学－分子間相互作用の利用
１．３ 超分子ポリマー・インターロックトポリマー
１．４ ポリロタキサンゲル
１．５ 多重刺激にのみ応答するシステムの設計
１．６ 今後の課題
２．インテリジェントセラミックス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24 松原秀彰
２．１ はじめに
２．２ セラミックス系インテリジェント材料
２．３ 損傷検知の自己診断セラミックス
２．４ おわりに
３．インテリジェントメタル ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32 新谷紀雄
３．１ インテリジェントメタルの開発動向
３．２ 安全材料
３．２．１ 自己診断材料
３．２．２ 自己修復材料
３．２．３ 複合機能材料
３．３ アクチュエータ材料
３．４ 環境・生体材料
３．４．１ 環境調和型材料（エコマテリアル）
３．４．２ 抗菌材料
３．４．３ 生体適合材料
３．５ 今後の展開
４．インテリジェントバイオマテリアル ・・・・・・・・・・・・・・・・・・39 原田伊知郎、赤池敏宏
－細胞運動制御をめざす高分子ゲルの設計－
４．１ 細胞接着基質としてのインテリジェント材料
４．２ 細胞外マトリクスの存在意義とその in vitro と in vivo での相違
４．３ ゲルを用いた従来の細胞培養法に学ぶ
４．４ 個々の細胞の足場の制御に必要な空間スケール
４．５ 細胞の運動制御と解析をめざす新しいゲル
５．インテリジェントオプトマテリアル ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・49 青柳克信
５．１ はじめに
５．２ フォトニック結晶
５．３ フォトニックフィルター
５．４ 選択光曲げ材料
５．５ スーパープリズム、スーパーコリメーション
５．６ フォトニック結晶の作製
５．７ おわりに
６．インテリジェントストラクチャー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56 秋宗淑雄
６．１ はじめに
６．２ スマート（インテリジェント）ストラクチャーに関する研究としての側面
６．３ 欧州・米国における主な研究の紹介
６．３．１ デバイス等の要素技術の研究
６．３．２ 圧電セラミックスの研究
６．３．３ 実用化研究
（１）航空機・機器への応用
（２）医療機器への応用
（３）トラス構造への応用
（４）船への応用
６．４ 国内における研究の紹介
６．４．１ 国家プロジェクト
６．４．２ 医療用材料としての研究
６．４．３ 産業技術総合研究所・スマートストラクチャー研究センターにおける研究の概要
（１）目標
（２）重点課題
第３章 インテリジェントシステムの適用分野
１．バイオメディカル：インテリジェント表面とその界面相互作用制御への応用・・・63 秋山義勝、岡野光夫
１．１ はじめに
１．２ インテリジェント表面の設計
１．３ インテリジェント表面を利用したクロマトグラフィーシステム開発
―グリーンクロマトグラフィーシステムの創製―
１．４ おわりに
２．バイオミメティックにおけるゲルの役割 ・・・・・・・・・・・・・・72 多田朋弘、Jian Ping Gong、長田義仁
２．１ はじめに～バイオミメティックとは？～
２．２ ゲルとは？
２．３ バイオミメティックにおけるゲルの意義
２．４ ゲルの超低摩擦特性と生体の滑らかな運動
２．４．１ 生物の滑らかな運動
２．４．２ 多糖ゲルが示す負の荷重依存性
２．４．３ ゲルの超低摩擦特性と表面自由鎖効果
２．４．４ 人工関節軟骨を目指して
２．５ 生体組織の複合構造を模倣した超高強度ゲル
２．５．１ 超高強度ゲルの有用性
２．５．２ 合成高分子による生体関節軟骨の複合構造の模倣
２．６ ゲルを用いたソフトアクチュエータとナノバイオマシーン
２．６．１ 合成高分子によるソフトアクチュエータ
２．６．２ 生体由来のタンパク質によるナノバイオマシーン
２．７ おわりに
３．ドラッグデリバリーシステム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・84 田畑泰彦
３．１ ＤＤＳとは
３．２ ＤＤＳへの材料工学の寄与
３．３ 新素材のＤＤＳへの利用
３．４ 物理刺激を組み合わせたＤＤＳ
３．５ 再生医療とＤＤＳ
３．６ おわりに
４．航空・宇宙 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・93 松崎雄嗣
４．１ はじめに
４．２ 宇宙構造
４．３ 航空機技術
４．３．１ ＮＡＳＡの航空機Morphingプログラム
（１）領域技術
（２）航空機機体のシステム化研究
（３）数値目標
（４）プロジェクト組織
４．３．２ ＤＡＲＰＡの各種プログラム
４．４ おわりに
５．建築・都市のリスク制御と性能表示 ・・・・・・・・・・・・・・・・・101 三田 彰
５．１ はじめに
５．２ リスクとモニタリング
５．３ 一般的になってきた性能表示
５．４ モニタリング用の光ファイバセンサ
５．５ おわりに
６．住宅・生活環境 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・109 小林幹彦
６．１ はじめに
６．２ 個別事情
６．２．１ 衣料繊維
６．２．２ 自己調温発熱体
６．２．３ 住宅建材
６．３ おわりに
第４章 インテリジェント材料に関するトピックス
１．刺激応答性ポリマーの合成と自己組織化可能なブロック小ポリマーへの応用 ・・115 青島貞人
１．１ はじめに
１．２ 刺激応答性ポリマーの設計・合成
１．３ 刺激応答性ブロックコポリマー：分子設計と自己組織化
２．光応答高分子材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・119 堀江一之
２．１ はじめに
２．２ 光反応による屈折率制御
２．３ 光反応誘起の蛍光制御材料
２．４ 円偏光不斉選択光反応による液晶系の構造制御
３．高分子アクチュエータの開発・応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・124 安積欣志
３．１ 高分子アクチュエータとは
３．２ 高分子電解質アクチュエータの実験法
３．３ 高分子電解質アクチュエータの応答モデル
３．４ 高分子電解質アクチュエータの応用
４．自己修復高分子材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・129 武田邦彦
４．１ はじめに
４．２ 生物防御と化学防御
４．３ 受動防御と能動防御
４．４ 材料防御と機能防御
４．５ 自己修復高分子の分類と特徴
４．６ おわりに
５．スマート３機能を備えた知的複合材料の開発 ・・・・・・・135 大石竜太郎、吉田均、永井英幹、許亜、張炳國
５．１ はじめに
５．２ ボールつかみモデルの構造
５．３ 可逆的形状変化の仕組み
５．４ 動作過程
５．５ 思考・判断の例
５．５．１ ボールの存在を確認
５．５．２ ボールの数を数える
５．５．３ ボール保持時間の操作
５．５．４ 外部信号による操作
５．６ おわりに
６．インテリジェント機能性核酸の創製 ・・・・・・・・・・・・・・・・139 佐々木茂貴
６．１ はじめに
６．２ 機能性人工核酸の応用
６．３ 分子シンクロ活性化機構を組み込んだ反応性オリゴヌクレオチド
６．４ ２本鎖ＤＮＡへの特異的クロスリンク反応および点変異誘起能の検討
６．５ 展望
７．インテリジェント細胞シート ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・144 大和雅之
７．１ はじめに
７．２ 温度応答性培養皿
７．３ インテリジェント細胞シート
７．４ おわりに
第５章 インテリジェント技術に関するトピックス
１．経皮デバイス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・149 古薗 勉、岸田晶夫、田中順三
１．１ はじめに
１．２ 無機・有機複合材料の調整
１．２．１ 球状アパタイト複合材料
１．３ 複合体の特性
１．３．１ 機械的特性
１．３．２ 細胞接着・増殖試験
１．３．３ 動物試験
１．４ 複合化の新展開
１．４．１ ナノスケールＨＡｐの合成
１．４．２ 新規複合化法
１．５ おわりに
２．インテリジェント味覚センサー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・155 都甲 潔
２．１ はじめに
２．２ 味覚センサー
２．３ おわりに
３．インテリジェント分子システム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・159 篠原寛明
３．１ インテリジェント分子システムとは
３．２ 合成高分子とバイオ分子をハイブリッドさせたインテリジェント分子材料の設計
３．３ バイオ分子の化学修飾によるインテリジェント分子材料の設計
３．４ 遺伝子工学を用いるインテリジェント分子材料の設計と生体情報の可視化への応用
３．５ 非天然アミノ酸の部位特異的導入による蛋白質へのインテリジェント機能付与
３．６ おわりに
４．半導体量子ドットの創製と応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・184 小口信行
４．１ はじめに
４．２ 単一電子トランジスタ
４．３ セルオートマトン
４．４ おわりに
５．カーボンナノチューブを用いた量子ドット形成とその応用 ・・187 石橋幸治
５．１ はじめに
５．２ 単電子トランジスタ
５．３ ２重結合量子ドット
５．４ 相補型単電子インバータ
５．５ おわりに
６．ガスクラスターイオンビームによる表面プロセス ・・・・・・・・191 豊田紀章、山田 公
６．１ はじめに
６．２ ガスクラスターイオンと固体との相互作用
６．３ ガスクラスターイオンビーム装置
６．４ 超低エネルギーイオン注入技術
６．５ クラスターイオンによる表面平坦化プロセス
６．６ 高品位薄膜形成プロセス
６．７ おわりに
７．高分子薄膜蒸着技術とインテリジェント材料創製 ・・・・・・・202 臼井博明
７．１ はじめに
７．２ 共蒸着による高分子薄膜形成
７．３ 単独蒸着による高分子薄膜形成
７．４ おわりに
８．動物細胞を利用したインテリジェント材料 ・・・・・・・・・・・・・206 小畠英理
８．１ はじめに
８．２ 細胞バイオセンシングシステム
８．２．１ 血圧調節剤を評価する細胞バイオセンシングシステム
８．２．２ 細胞応答検出部位の作製とその特性評価
８．２．３ 血圧調節剤の評価
８．３ 電気刺激応答細胞
８．３．１ 電気刺激によるhsp70の発現
８．３．２ 電気刺激による遺伝子発現制御
８．４ おわりに
９．複合型有機光・電子デバイス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・210 工藤一浩
９．１ はじめに
９．２ 有機薄膜トランジスタ
９．３ 有機発光トランジスタ
９．４ フォトトランジスタ素子
９．５ おわりに
10．ＮＭＲイメージング技術とその応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・214 斎藤公児
10．１ はじめに
10．２ 本手法の特徴
10．３ 実用材料への応用
10．３．１ ゲルへの応用
10．３．２ 屋外でのその場診断
10．３．３ 多孔質材料での気孔の反応による成長
10．３．４ 次世代プロセス設計のための石炭の軟化溶融過程解析
10．４ おわりに
第６章 インテリジェント材料・システムの商品化・事業化
１．再生角膜 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・221 長谷川幸雄
１．１ はじめに
１．２ 角膜疾患と移植医療の現状
１．３ 再生医療を可能にする基盤技術の開発
１．４ 実用化のための薬事規制動向
１．５ 医療用具としての安全性について
１．６ ヒト細胞・組織の安定した原料供給
１．７ 先端医療としての再生医療の理解の浸透
２．化粧品への応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・226 大野和久
２．１ はじめに
２．２ 化粧品用インテリジェント粉末
２．２．１ フォトクロミック酸化チタン
２．２．２ 演色用パール剤
２．２．３ スキンケア粉体
２．２．４ 保湿粉末
２．２．５ アルギン酸カルシウムビーズ
２．３ おわりに
３．大気圧プラズマで生成したクラスターイオンを用いた空気清浄技術の実用化 ・・・234 野島秀雄
３．１ はじめに
３．２ イオン発生素子
３．３ 大気圧プラズマで生成したイオンの物性
３．４ 正負のクラスターイオンによる空気環境浄化の原理
３．５ 正負のクラスターイオンの空気環境浄化効果
３．６ 空気環境浄化システムの実用化
３．７ おわりに
４．ナノカーボンビジネス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・238 村山英樹
４．１ はじめに
４．２ フラーレンの構造と特徴
４．３ 具体的な用途検討の例
４．４ フラーレンの工業化
４．４．１ フラーレンビジネスの背景
４．４．２ フラーレンの製造プロセス
４．４．３ 大量生産に向けた進捗
４．５ おわりに
５．高分子アクチュエータの研究開発と製品化 ・・・・・・・・・・・・244 瀬和信吾
５．１ はじめに
５．２ 高分子アクチュエーター技術
５．２．１ イオン導電アクチュエーター
５．２．２ 電子導電アクチュエーター
５．３ 能動力カテーテル
５．４ 小型生物モデル
５．５ 人工筋魚
５．６ ロボット
５．７ 高分子アクチュエーター応用の可能性、人工筋肉
６．自己調湿タイル ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・248 井須紀文、石田秀輝
６．１ 人と地球を考えた新しい材料
６．２ 住空間における人と地球を考えた新しい材料
６．３ 多孔体の細孔制御による室内気候の制御
６．４ 土を用いた調湿材料
６．４．１ 土の水熱固化―ソイルセラミックス―
６．４．２ アロフェンの低温焼成―エコカラット―
６．４．３ 調湿性能
６．５ おわりに
７．自己修復耐食鋼 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・252 宮坂明博
８．防犯・防災システム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・256 武藤範雄
８．１ はじめに
８．２ 磁気材料の活用
８．２．１ マグネットセンサ（開閉検知）
８．２．２ 温度センサ（火災検知）
８．３ 蛍光塗料の活用
８．４ 赤外線素子材料の活用
８．４．１ パッシブ型赤外線センサ（微分型熱検知）
８．４．２ アクティブ型赤外線センサ（ライン遮断検知）
８．５ 圧電振動子の活用（ガラス破壊検知）
８．６ ガス漏れ警報機
８．７ 筆者らが開発したセンサ
８．８ ＩＴ時代における材料の活用
９．アクティブマテリアルシステムの海外における商品化および事業化の動向 ・・・260 浅沼 博
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