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エンジン周りにも使用可能!? 世界最高耐熱のバイオプラスチック誕生

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エンジン周りにも使用可能!? 世界最高耐熱のバイオプラスチック誕生

北陸先端科学技術大学院大学と筑波大学は、遺伝子組換えをした微生物から得られるシナモン類に光化学的手法を用いて、世界最高耐熱性のバイオプラスチックを開発した。

このプラスチックは、透明性、低熱膨張率などの高い機能を持つ上、390-425℃という世界最高の耐熱温度により、従来はバイオ由来品への変換が不可能だったものが変換でき、電装部品や自動車部品などの金属やガラスの代替物質として期待される。将来的には、大気のCO2削減、運送機器の軽量化、産業廃棄物削減など、さまざまな応用展開も期待できる。

今回、研究チームは、バイオプラスチックの材料として、堅い構造の天然物で香辛料の成分でもあるシナモン系分子に注目し、シナモン系分子を多く生産する微生物を遺伝子組換えにより構築することで、その生産性を証明した。さらに光反応と高分子量化を行い、微生物由来のバイオプラスチックであるポリイミドを世界で初めて作成した。

天然中に含まれる4-アミノ桂皮酸の形態(左)と大腸菌中での4-アミノ桂皮酸の合成ルート(グルコースから4-アミノ桂皮酸を合成する経路を確定)。

天然中に含まれる4-アミノ桂皮酸の形態(左)と大腸菌中での4-アミノ桂皮酸の合成ルート(グルコースから4-アミノ桂皮酸を合成する経路を確定)。

このポリイミドは、耐熱温度が従来報告されている最高耐熱の芳香族バイオポリエステル(305℃)を超える世界最高の耐熱温度を達成。これは鉛フリーはんだの融点(最高378℃)を超えており、電装部品での使用が見込まれる。また、線熱膨張係数が40ppm/K以下と金属並みに低く、金属代替材料として自動車のエンジン周りに使用することで、自動車の軽量化も期待できる。さらに、10GPaを超える高ヤング率(剛性の指標)、難燃性、細胞適合性、透明性、高屈折率、紫外線分解性も確認されている。

バイオプラスチックは、植物や動物など生物に由来する再生可能なバイオマスを原材料とするプラスチック。二酸化炭素(CO2)削減と廃棄物処理に有効であるとされているが、そのほとんどは柔軟なポリエステルで、力学強度に加えて耐熱性の点で用途が限られ、主に使い捨て分野で使用されているのが現状。

【参考】
科学技術振興機構 - 390度超、世界最高耐熱のバイオプラスチックを開発

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