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国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

技術戦略研究センター

ナノテクノロジー・材料ユニット

TSC Foresight ナノカーボン材料

TSC Nanotechnology & Material Unit

22

ナノカーボン材料とは

カーボンの特徴とナノ材料の特徴を併せ持つ ⇒ 特徴的な物性を発現

電気伝導性、熱伝導性、電子特性、表面積特性、機械的特性、重量的特性・・・

グラファイト（黒鉛）

カーボン材料

ダイヤモンド

活性炭

カーボンファイバー（炭素繊維）

フラーレン ⇒ ノーベル賞（1996, Kroto ら）

カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）

グラフェン ⇒ ノーベル賞（2010,Geimら）

ナノ材料

シリカ

デンドリマ－

二酸化チタン

（少なくとも一次元が1～100nm のもの）

（主に炭素原子のみで構成されたもの）

カーボンブラック（添加剤）

酸化亜鉛

セルロースナノファイバー（CNF)

1970年：大澤映二氏（現豊橋技科大名誉教授）が存在を予言（Kagaku 25: 854–863. 1970）

1991年：飯島澄男氏（現名城大学名誉教授）が発見（Nature 354: 56–58. 1991)

1983年：遠藤守信氏（現信州大学名誉教授）らが気相流動合成法を発明(Japanese Patent 1982-58, 966）

（直径：～500nm）

Agナノワイヤ

広い分野への応用


3

ナノカーボン材料と応用先（世界市場規模）

特にグラフェンについて、市場の伸びが大きい。

ナノ炭素材料 2013年市場規模 2030年市場予測

ＣＮＴ 32億円 660億円※

グラフェン 13億円 1,000億円

フラーレン 29億円 70億円

用途先 2013年市場規模 2030年市場予測適用が期待されるナノ炭素材料

自動車用ケーブル 24,500億円 48,000億円 CNT

ＰＡＮ系炭素繊維 1,344億円 3,200億円 CNT

ゴム・樹脂複合 580億円 2,980億円 CNT

圧力センサー 2,928億円 10,800億円ｸﾞﾗﾌｪﾝ

透明導電性ﾌｨﾙﾑ 994億円 1,500億円ｸﾞﾗﾌｪﾝ

ＲＦトランジスタ 14,600億円 41,000億円 CNT・ｸﾞﾗﾌｪﾝ

電気二重層キャパシタ 168億円 2,000億円 CNT・ｸﾞﾗﾌｪﾝ

ＬｉＢ負極材 480億円 1,180億円 CNT・ｸﾞﾗﾌｪﾝ

■ナノカーボン材料（TSC Foresight：P.2）

■ナノカーボン材料の応用先（TSC Foresight：P.27）

（出典）富士キメラ総研調査報告書（H26年度NEDO技術戦略研究センター実施）

（出典）H26年度日本企業の国際競争ポジションに関する情報収集（NEDO 2014）※H23年度特許出願動向調査報告書（特許庁）よりNEDO技術戦略研究センター算出


44

ナノカーボン研究開発の国際動向

■国内外の国家プロジェクト

⇒諸外国はグラフェン研究に関する大規模プロジェクトが立ち上がる日本ではカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が多い。

国・地域プロジェクト名または団体名研究費ナノ炭素材料の種類

ＥＵ Graphene Flagship 約1400億円グラフェン

英国 Graphene Hub など約103億円グラフェン

ドイツ The Innovation Alliance Carbon Nanotubes 約70億円 CNT

米国ナノテク国家戦略に基づきDOD／DOEなどが各種研究開発詳細不明CNTとグラフェンを含むナノ材料

韓国 Graphene Mat. And Comp., Commercialization Projectなど約510億円以上グラフェン

中国国家重点基礎研究発展計画（973計画）非公開グラフェンとCNT

ｼﾝｶﾞﾎﾟｰﾙ特別な名称はなし約80億円グラフェン

日本

低炭素社会を実現する革新的CNT複合材料開発プロジェクト／ナノ炭素材料実用化プロジェクト

約120億円ＣＮＴとグラフェン

新学術領域研究／原子層科学約10億円グラフェン

CREST／次世代エレクトロニクスデバイス創出に資する革新材料・プロセス研究

１課題あたり0.3～1億円CNTとグラフェンを含むナノ材料

各所公表資料を基に、NEDO 技術戦略研究センター作成（2014）

（TSC Foresight：P.9）


55

ナノカーボン材料の詳細分類

■ナノカーボンの詳細分類

材料(大分類）材料（小分類）現状課題

フラーレン C60、C70など材料量産中。化粧品添加剤で実用化、太陽電池用途等の可能性

用途拡大

CNT

多層ＣＮＴ材料量産中。Liイオン電池電極補助剤、帯電防止プラスチック複合材など

用途拡大低コスト化

単層CNT 本格的量産に向け準備段階（一部販売中）実用化開発推進更なる特性向上

グラフェン

剥離グラフェン（パウダー状）

材料販売中。応用製品開発進行中。

実用化推進低コスト化

高分子焼成グラファイト（グラフェンライク）

日本での独自技術。放熱シートとして実用化（スマートフォン用など）

用途拡大更なる特性向上

原子層グラフェン（膜）材料特性向上などの研究開発推進中理論的特性の実現合成技術界面（ヘテロ接合）

・本格的に量産準備に入った単層CNT・今後の伸びが期待されるグラフェン

について調査報告

各所公表資料を基に、NEDO 技術戦略研究センター作成（2014）


6

個別分析：ＣＮＴ

ＣＮＴの応用分野とアプリケーション（出典：産総研ナノチューブ応用研究センタースーパーグロースCNTチーム）

我が国におけるＣＮＴの強み合成技術

・多層CNT：触媒気相合成法

・単層CNT：eDIPS法《高品質材料合成》スーパーグロース（SG）法《高速・高密度合成》

単層CNT

多層CNT

多層CNT

多層CNT



7

ＣＮＴ製造企業

地域企業名（国名） CNT種類生産能力(㌧／年)

備考

日本名城ナノカーボン単層 2 名城大ベンチャー産総研と共同研究でeDIPS法の工業生産プラントを設立

日本ゼオン単層 - 山口県徳山工場内にＳＧ法の製造プラント建設決定。2015年下期の量産開始を目指す。

宇部興産多層 20 2011年11 月販売開始

昭和電工多層 400 直径150nm、炭素含有率99%以上、生産拠点：川崎

保土谷化学工業多層－生産拠点：郡山

JFEエンジニアリング多層－アーク放電法

北米 SouthWest NanoTechnologies（米）単層－ CVD 法、粒径制御、プリント用インク等用途

CNanotechnology（米）多層 500中国に生産拠点、市場平均価格の1/2～1/3 で販売。丸紅情報システムズと用途共同開発、$100/kg、純度95%

Hyperion Catalysis International（米）多層 401984年、物質特許の他、製法、応用特許を取得。CNT単体でなくマスターバッチ、コンパウンドにて販売

Nanographite Materials（米）多層－直径60-80nm、日本ではGSI クレオスが供給元、カーボンナノファイバも販売

BuckyUSA（米）単層・多層－多層CNT：直径5-15nm、単層CNT：直径0.7-2.5nm。フラーレンも販売。

Carbon Nanotechnologies（米）単層・多層－ HiPco プロセス、純度95%以上

Unidym（米）単層・多層 10 CNTベンチャー、High Pressure Carbon Monoxide（HiPco）プロセス、

Cheap Tubes（米）単層・2層・多層－グラフェンも販売

Nanoresearch（カナダ）単層－旧名 SES Research、フラーレンも販売

欧州 Thomas Swan（英）単層・多層（6kg/月）インキュベーション事業

Bayer MaterialScience （独）多層・単層 260 「Baytubes」の商品名で発売、純度99%以上

Nanocyl（ベルギー）多層・単層 40 工業向け用途の他、研究用試料も販売

アジア成都有機化学（中）単層－ Chinese Acad. Inst. Chemistry の技術を採用

Sun Nanotech（中）単層・多層－ CVD法、純度80%品と90%品の両方販売、通常品80%以上、高純度品90%以上

Shenzhen Nanotech Port（中）単層・多層－純度90%

ＣＮＴの日本企業シェア（2013年）


（出典）:ナノカーボンに関する出願状況調査（NEDO, 2014）


85 119173

380

569

920

1202

1569

18511930

18711847

1651

1712

0

500

1000

1500

2000

0

250

500

750

1000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

日本国籍

米国国籍

欧州国籍

中国国籍

韓国国籍

台湾国籍

発表件数

論文発表年（年）

各国

発表

件数

（件

）

総発

表件

数（件

）

8

論文件数は2009年がピーク

単層ＣＮＴ研究開発の国際動向：論文件数




23

40

77

68

82

108

118

92

110105

9489

77

0

20

40

60

80

100

120

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

日本国籍

米国国籍

欧州国籍

中国国籍

韓国国籍

台湾国籍

出願件数

出願

件数

（件

）

特許出願年（年） 9

出願件数は2006年がピーク

単層ＣＮＴ研究開発の国際動向：特許出願




1010

単層ＣＮＴの本格的普及期から産業の基幹素材へのロードマップ（出典）平成24年総合科学技術会議科学技術イノベーション政策推進専門調査会ナノテクノロジー・材料共通基盤技術検討ワーキンググループ（第８回）参考資料１

単層ＣＮＴのロードマップ

低コスト化技術

高品質化技術用途拡大



1111

技術研究組合単層ＣＮＴ融合新材料研究開発機構（TASC）による実用化推進

単層ＣＮＴの用途拡大


（出典）:材料の未来を変えるCNT（技術研究組合単層CNT融合新材料研究開発機構（TASC）, 2012）


12

まとめ（CNT）

CNTの市場素材市場：32億円（2013年）⇒660億円（2030年）応用製品市場：数兆円（2030年）日本企業シェア：20％（2013年）単層CNT市場導入開始（2015年）、日本のシェア拡大に期待

我が国のCNT開発の状況論文：基礎研究力は高い（シェア39%）知財：米国の出願数が多い（シェア51%）優位性：合成技術（eDIPS法、SG法など）

目指す方向性用途拡大（サンプル提供など）低コスト化・高品質合成技術開発


1313

個別分析：グラフェン

グラフェンの応用分野分野具体的用途例備考（動向等）

エレクトロニクス

トランジスタ、ICセンサコンデンサRFIDタグフレキシブルデバイスLED透明電極

高周波、高速トランジスタの開発、スピントロニクスへの応用バイオセンサ、イオンセンサ、赤外線センサの開発高い導電性を生かし電気二重層キャパシタの電極材グラフェンインクによるアンテナの印刷グラフェンインクによるポリイミドフィルムへの電極形成ガラス基板上にグラフェン層を挿入してLED化ITO代替としてタッチパネル、太陽電池、有機EL等への応用

構造材料樹脂成形品強度や帯電防止、抗菌性を生かし筐体、ギア、ボトルなどへの応用

エネルギーリチウムイオン電池太陽電池燃料電池

負極材としての研究、開発透明電極や中間電極材として研究、開発電極触媒としてPt触媒代替

高機能材料導電インク塗料3Dプリント材料

タッチパネルやプリンテッドエレクトロニクスへの応用静電塗装用プライマーなどへの応用3Dプリント材料の1つとして研究開発

その他放熱シートヒートスプレッタ光変調器

スマートフォン用にモバイルヒートシンクとして製品化半導体用としても開発グラフェン導波路変調器の研究開発

グラフェンの構造：２次元シート状⇒ CNTと同様の応用製品

＋２次元形状ならではの応用製品

（出典）富士キメラ総研調査報告書（平成２６年度ＮＥＤＯ技術戦略研究センター実施）


否

1414

個別分析：グラフェン

諸外国はグラフェンの大規模プロジェクトを始動 ⇒ 日本は研究が遅れているか？

グラフェン研究者・機関の論文件数および重要度の比較（出典） H24年総合科学技術会議科学技術イノベーション政策推進専門調査会ナノテクノロジー・材料共通基盤技術検討ワーキンググループ（第７回）資料３－９

（2010年10月現在）



15

グラフェン製造企業

地域企業名（国名）備考

日本グラフェンプラットフォームグラフェンインク、東工大横浜ベンチャープラザ内R&Dセンター

インキュベーション・アライアンスグラフェンフラワー、高速CVDプロセスの開発に成功

仁科マテリアル機能付加酸化グラフェン、有機溶媒分散型酸化グラフェン等作成

アイテック iGurafen-α、複層構造のグラフェンコンポジットシート

北米 XG Sciences（米）鱗片状グラフェン粉末、韓国ポスコの傘下

NanoIntegris（米）ナノグラフェン水溶液、MONO（1～2層）、QUATTRO（3～4層）

Graphene Laboratorｙ（米） 3Dプリント用などの開発

American Graphite Technologies （米） 3Dプリント用などの開発

Lomiko Metals（カナダ）グラファイト、グラフェン、3Dプリント用などの開発

欧州 Graphenea（スペイン）酸化グラフェン、CVDによるグラフェン単層膜を販売

Graphene Nanotech（スペイン）化学的剥離法による単層グラフェンなど

Graphos （イタリア）酸化グラフェン、300µmサイズまで製造可能

Graphene Master（オランダ）単結晶グラフェン膜、CVDによる高面積成長

Hqgraphene（オランダ） 2次元材料結晶を販売、剥離グラフェンも取り扱い材料の一つ

Applied Graphene Materials（英）ボトムアッププロセスによるグラフェンパウダー製造

Haydale Graphene Industries（英）低温プラズマ法によるグラフェン、CNTも製造

Cientifica(英） -

アジア Graphene NanoChem（マレーシア） -

The Sixth Element (Changzhou) Materials Tech.（中）酸化グラフェン、グラフェンパウダー販売、生産能力 100t/年

Ninbo Morsh Technology （中） 2013年に300ｔ/年のグラフェン製造ラインを構築

Samsung Techwin（韓） 30インチグラフェン膜（透明電極用）をソウル国立大と共同研究

グラフェンの日本企業シェア（2013年）




59 47 52 98 106 142 257644

1259

1927

3144

4990

6662

9119

0

2000

4000

6000

8000

10000

0

1000

2000

3000

4000

5000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

日本国籍

米国国籍

欧州国籍

中国国籍

韓国国籍

台湾国籍

発表件数

論文発表年（年）

各国

発表

件数

（件

）

総発

表件

数（件

）

16

欧州・中国が高い伸び

グラフェン研究開発の国際動向：論文件数

総論文数は増加傾向




6 31 24 32 31 35 62129

276

494

954

1749

2392

0

500

1000

1500

2000

2500

0

500

1000

1500

2000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

日本国籍

米国国籍

欧州国籍

中国国籍

韓国国籍

台湾国籍

出願件数

特許出願年（年）

各国

出願

件数

（件

）

総出

願件

数（件

）

17

中国の伸びが著しい

グラフェン研究開発の国際動向：特許出願


（出典ナノカーボンに関する出願状況調査（NEDO, 2014）


1818

nm µm mm mサイズ

1

10

100

1000

10000

層数

透明電極（タッチパネル、太陽電池、

OLED）スピントロニクスセンサ（バイオ）

フォトニクスﾃﾗﾍﾙﾂﾃﾞﾊﾞｲｽ

タイヤ

エネルギー貯蔵・

スーパーキャパシタ・

触媒

ガスバリア電波吸収

体

溶液分散技術にブレークスルーが必要

高分子焼成技術にブレークスルーが必要

CVD合成技術にブレークスルーが必要

安全性の確認

用途先に求められるグラフェンのサイズと層数（出典）平成24年総合科学技術会議科学技術イノベーション政策推進専門調査会ナノテクノロジー・材料共通基盤技術検討ワーキンググループ（第８回）参考資料１

グラフェンの技術課題

原子層グラフェン

剥離グラフェン

高分子焼成グラファイト



1919

グラフェン応用開発ロードマップ（出典）平成24年総合科学技術会議科学技術イノベーション政策推進専門調査会ナノテクノロジー・材料共通基盤技術検討ワーキンググループ（第８回）参考資料２

グラフェンの応用開発ロードマップ（原子層グラフェン）

その他

年



20

まとめ（グラフェン）

グラフェンの市場材料：13億円（2013年）⇒1000億円（2030年）応用製品市場：数兆円日本企業シェア：15％（2013年）

我が国のグラフェン開発の状況論文：基礎研究力は諸外国に拮抗知財：中国の出願数が多い（特許シェア45%）投資：諸外国は大型投資が活発

目指す方向性我が国の優位性がある分野を抽出高品質膜合成技術のブレイクスルーと応用開発の推進


2121

ご静聴ありがとうございました

技術戦略研究センター（TSC）

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