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元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型> / Element Strategy Initiative: To Form Core Research Centers

元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型> / Element Strategy Initiative: To Form Core Research Centers

新着情報

文部科学省では、科学技術政策の遂行の観点から、国が直接実施する必要のある研究開発活動を「国家課題対応型研究開発推進事業」に位置付けています。 我が国の産業競争力強化に不可欠である希少元素(レアアース・レアメタル等)の革新的な代替材料を開発するため、物質中の元素機能の理論的な解明から新材料の創製、特性評価までを密接な連携・協働の下で一体的に推進する、

元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>

を国家課題対応型研究開発推進事業の一つに位置付け研究を進めています。 プロジェクトから生み出された革新的成果の展開のために、経済産業省との連携により速やかに実用化につなげるための仕組みも構築しています。

元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>について

元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型> 材料領域と各取組内容

磁石材料(物質・材料研究機構)

代表研究者
広沢 哲
(磁性・スピントロニクス材料研究拠点
元素戦略磁性材料研究拠点 代表研究者)

磁石の性能に与える元素の役割を基礎物理に遡って解明することにより、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モーター等に用いられている現在の最高性能を有する希土類(レアアース)永久磁石と同等の性能を有する磁石を、希少元素を用いることなく作成することを目標とする。

触媒・電池材料(京都大学)

代表研究者
田中 庸裕
(工学研究科 分子工学専攻 教授)

今日の環境・エネルギー問題の解決に欠かせない触媒及び二次電池の部材について、固体及び気体/液体との間での元素の複雑系反応を基礎科学と実験化学の緊密な連携を通じて解明することにより、触媒及び二次電池に対する元素の機能を予測し、貴金属や希少元素を用いない代替材料の開発を目標とする。

電子材料(東京工業大学)

代表研究者
細野 秀雄
(科学技術創成研究院
フロンティア材料研究所 教授)

エレクトロニクス産業を支える電子部材(半導体、透明電極・伝導体、誘電体等)を中心として、幅広い材料分野に有効な新しい材料科学を、基礎物理、計算科学、先端解析技術の協働により構築して、希少元素や環境負荷の高い元素を用いない代替材料の開発を目標とする。

構造材料(京都大学)

代表研究者
田中 功
(工学研究科 材料工学専攻 教授)

材料の「強度」(変形への抵抗)と「靱性(じんせい)」(破壊への抵抗)といった相反する性質を基礎科学の段階から解明することで、社会基盤を支え、安心・安全に不可欠な構造材料において、現在大量に使用されている希少元素を抜本的に削減した代替材料の開発を目標とする。

事業背景と目的

現在、我が国の産業は、急激な円高や東日本大震災の影響による電力不足に、レアアースなどの希少資源の供給不安定化が加わり、厳しい状況に直面しています。また、新興国などが我が国が強みとしている先端素材分野に進出しつつあり、希少資源の需要増大などによって、供給不安定化のリスクが更に高まることが懸念されています。このような中で、「元素戦略」※の政策的な重要性は、ますます高まってきています。

平成24年度から開始された元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>は、我が国が資源制約を克服して材料技術に関わる国際競争力を維持・強化するために、高機能材料の特性・機能発現の鍵を握る希少元素の代替を可能とする革新的技術の創出を、本格的な異分野協働の研究拠点を形成することによって推進しています。

※元素戦略:物質・材料の特性・機能を決める元素の役割を解明し利用する観点から材料研究のパラダイムを変革し、新しい材料の創製につなげる研究。(詳しくは(ワークショップ報告書)「元素戦略」検討会報告書/CRDS-FY2006-WR-05(※科学技術振興機構へのリンク)を御覧ください。)

事業概要

元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>は、材料に関わる基礎研究と実用化研究の連携強化に加えて、電子論に代表される理論科学を発展させた上で材料研究と密接に連携させ、これまでにない材料研究の枠組みを構築して希少元素の代替技術を開発することを目的としています。 言い換えれば、

(1) 材料特性の発現機構を支配する物理因子の特定と機能設計を通じた新物質提案
(2)(1)を具現化するための材料構造設計と製造プロセスの開発
(3)(2)によって得られた材料の構造解析と実用化を見据えた性能評価

という「3つの歯車」を、自然体では連携が困難なほどの高度なレベルでそれぞれ力強くかみ合わせ、相乗効果を生み出す組織を新たに編成し、卓越した物質観を持つリーダーのもとで、各界を代表する有識者からなる元素戦略プログラム運営委員会の指導も得ながら希少元素の代替に向けた共同研究を行っています。

推進体制

本事業については、理論科学の新しい展開を起こしつつ、物質創成から部材試作・解析評価までを一 貫して行うという極めて幅広い範囲を対象としており、また若手研究者が主力となる環境の中で、産 業面でも科学面でも革新性の高い成果を生み出すことを目指していることから、事業期間は平成24年 から平成33年までの10年を予定しています。

材料領域と研究拠点

本事業が対象とする材料領域としては、希少元素が材料機能の本質を担っている材料に関わるものであって、
(1)現在、日本が強みとする領域であること
(2)早急に対策を講じることが産業界から求められていること
(3)革新的な科学的手法を導入することで大幅な飛躍が期待できること
という視点から、以下のとおり4つの領域を設定しています。

<構造材料領域>

材料の機械力学的特性を持って機能とする材料を対象としています。鉄鋼、非鉄金属などの金属材料、高靱(こうじん)性セラミックス材料、それらの複合材料等が対象です。

<磁石材料領域>

モーター、アクチュエーターなど駆動系機器の部材に適用され、電気エネルギーと機械エネルギーの変換に適用されるバルク永久磁石材料を対象としています。

<触媒・電池材料領域>

固体触媒及び二次電池を対象としています。触媒と電池は材料分野としては異なりますが、機能発現を支えるバルク界面反応を量子論の視点から解明するという基盤部分で共通しているという認識から1つの材料領域として扱っています。

<電子材料領域>

エレクトロニクス産業における製品の部材を形成する材料(半導体、透明電極・導電体、誘電体、超伝導材料等)であって、希少元素のもつ機能を質の電子状態、結晶構造の制御によって代替しようとするものを対象としています。

関連する他のプロジェクト等

1. 文部科学省

元素戦略プロジェクト<産学官連携型>

2. 科学技術振興機構

お問合せ先

研究振興局参事官(ナノテクノロジー・物質・材料担当)付

(研究振興局参事官(ナノテクノロジー・物質・材料担当)付)

-- 登録:平成29年12月 --