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「金属ガラス」の事業化が始まった

産学連携で基盤技術を確立

  • 丸山正明

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2007年4月11日(水)

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 圧力計測機器大手の長野計器は、「金属ガラス」と呼ばれる新材料を採用した、高感度で小型の圧力センサーを実用化したと2007年4月10日に発表した。金属ガラスを用いることで、従来品に比べて感度が4倍、耐圧性が2倍に向上、またセンサー本体の直径が5ミリメートル以下に小型化できたと説明する。高感度用のセンサーにはジルコニウム(Zr)系、高耐圧用のセンサーにはニッケル(Ni)系の金属ガラスをそれぞれ適用する。

図版

金属ガラスをダイアフラム部分などに採用した圧力センサー。ダイアフラム表面に歪みゲージが作製されている
(画像提供:長野計器)

 新型圧力センサーの用途は、一般産業向けと自動車向けがあるという。一般産業向けは、プラントなどのプロセス計測や油圧計測、省エネルギーシステムの制御用途である。自動車向けは、エンジンの燃料噴射圧力やブレーキ圧力の計測に使用する。自動車向けの方が将来は大需要になると予想している。

 長野計器が金属ガラス製圧力センサーを実用化できたのは、東北大学などとの産学連携のたまものである。金属ガラスは、東北大学の井上明久総長が1980年代末に発見した新材料である(当時の肩書きは金属材料研究所の助教授)。「金属ガラス」と聞くと、透明な金属と誤解しがちだが、金属を構成する原子がバラバラなままで固まった、非晶質(アモルファス)状の金属のことを示す。無機材料のガラスが非晶質であることから「金属ガラス」と名づけられた。

 金属ガラスは、従来の結晶性の金属に比べて引っ張り強さが高く、弾性率が低く、耐食性に優れるなどの特徴を持つ。さらに普通の鋳造法で金属ガラス製の部品が製造できるので、実用材料として優れている。従来の非晶質金属は1秒間に約1万度も超急冷しなければ、非晶質にならなかった。そのため厚さが薄いテープ形状にしかならず、部品として作り込むのに高度な技術が必要だった。その後、井上総長は「井上3経験則」という金属ガラスの科学・技術知識体系の基盤となる法則を公表し、実用材料化への指針を与えた。

府省連携による産学連携の共同研究を実施

 日本の行政府は、日本発の新材料である金属ガラスを実用化・事業化したいと考えた。そこで文部科学省傘下の科学技術振興機構(JST)は、井上総長の金属ガラスの基盤研究を進めるために、97年から約6年間にわたり、大型の研究プロジェクトである「ERATO(創造科学技術推進事業)」として「井上過冷金属」プロジェクトを実施した。

 同プロジェクトの基盤研究成果を受けて、経済産業省傘下の新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は「ナノメタル技術」プロジェクトを2001年度から2006年度まで(一部は2005年度まで)実施し、金属ガラスの実用化の基盤研究を進めた。

 NEDOは「ナノメタル技術」プロジェクトとほぼ同時に、「金属ガラスの成形加工技術」プロジェクトも進めた。今回の長野計器の新型圧力センサーは、この「金属ガラスの成形加工技術」プロジェクトの成果である。同プロジェクトには、東北大、独立行政法人産業技術総合研究所、大阪大学、群馬大学などの大学・公的研究機関と、YKK、並木精密宝石、東京計装、真壁技研(仙台市)、NECトーキン、富士重工業、神戸製鋼所などの多彩な企業が共同研究に参加した。

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