CEATEC 2023
通过“水下CO2传感器”和“使用生物质材料的轻质导热材料”支持脱碳
INDEX
水下CO2传感器
蓝碳现在可以交易，但对吸收的CO2进行量化还存在需要解决的课题
使用生物质材料的轻质导热材料
使用生物质材料的轻质导热材料：实现可持续发展的电气和电子设备
总结
在全部行业和业种的产品和服务中，支持脱碳和回收等的环保性能的优劣已成为决定购买商品时的重要考虑因素。如今，商品的环保性能已经开始具有比展现产品制造商和用户对为社会做贡献的意识高度更大的价值。
村田制作所（以下简称村田）正在利用在现有事业中积累的技术和知识，创建为实现可持续发展社会做贡献的新技术和新事业。而且，在2023年10月17日至20日在幕张展览馆举办的“CEATEC 2023”上展示了部分成果。在展示的开发成果中，我们就支持脱碳和海洋环境恢复的“水下CO2传感器”采访了技术与事业开发本部 技术企划与新事业推进统括部的天白，就为实现可持续发展的电气和电子设备做贡献的“使用生物质材料的轻质导热材料”采访了同一部门的材料技术中心 环境技术开发部的大西。
水下CO2传感器：将蓝碳吸收和储存量可视化
――水下CO2传感器是一种实现什么样的功能来对环境保护做贡献的技术？
天白：在村田，我们正在致力于创建支持蓝碳发挥作用的事业，蓝碳的作用是直接减少大气中CO2的自然界机制之一。蓝碳是通过海藻和海草进行光合作用吸收并储存的CO2（图1）。而且，迄今为止一直难以将蓝碳的吸收和储存量实现量化,使用水下CO2传感器后，即可以测量蓝碳的吸收量和储存量。蓝碳已被作为与森林中的树木吸收和储存的CO2——绿碳相并列的CO2吸收和储存手段而受到关注。
蓝碳主要在被称为“海藻床”的海洋森林中被吸收和储存，那里生长着繁茂的海藻和海草。通过维护和扩大海藻床，可以增加蓝碳的吸收和储存量。此外，海藻床中还生活着多种多样的小鱼和海洋生物，增加海藻床也有助于保护生物多样性。
蓝碳现在可以交易，但对吸收的CO2进行量化还存在需要解决的课题
――您提到蓝碳量化一直很困难，那么，为什么需要量化？
天白：近年来，为了推动蓝碳生态系统的保护和扩大，日本制定了名为“J Blue Credit®认证”的制度，允许将在海藻床吸收的CO2量转化为经济价值并进行交易。争取实现脱碳目标的企业可以通过购买积分来对举措进行补充，而培育和管理海藻床的企业和团体能够通过出售积分来加快保护和扩大海藻床。
J Blue Credit®可通过J Blue Credit - 日本蓝色经济技术研究协会（JBE）进行交易。申请积分时，需要对象海藻床吸收的CO2进行量化，但这项作业并不容易。目前，海藻床的CO2吸收量是通过无人机航拍和潜水员目视确认来调查海藻床面积和海藻种类，从而计算出来的，这需要很高的专业水平和调查成本。因此，很可能会导致通过积分获得的资金被调查用光、没有钱用于海藻床管理这种本末倒置的状况。
为了解决这些问题，需要一种简单且成本较低的方法来测量被作为蓝碳吸收和储存的CO2量。
开发可便捷测量海藻床的CO2吸收量的水下CO2传感器
――你们开发的水下CO2传感器是用什么样的原理来对溶入水中的CO2量进行测量的？
天白：这是基于村田现有产品——采用非色散型红外吸收法（Non-Dispersive InfraRed）方式、用于建筑物空调管理和农业温室的CO2浓度管理等的CO2传感器而开发的（图2）。该传感器不需要校准，可长期、准确、稳定地使用。但是，这是一种检测大气中CO2的传感器，无法检测溶解在水中的CO2。因此，村田通过添加从水中提取CO2的机构，成功开发出了水下CO2传感器。
我们已经将其带到海藻床上验证其功能，并已确认它可以检测由于水下生态系统的光合作用而导致的CO2浓度因白天日照量变化而波动的情形。相信今后将积累与提高海藻床功能并有效扩大其面积的方法有关的知识。我们希望以这款传感器为起点，为生物多样性和海洋可视化做贡献。此外，我们还认为它可以用来帮助儿童和学生在环保教育中切实感受海藻床的作用。
使用生物质材料的轻质导热材料：实现可持续发展的电气和电子设备
――你们开发的使用生物质材料的轻质导热材料是一种实现了什么功能以及帮助什么样的应用设备实现可持续发展的技术？
大西：顾名思义，我们开发的使用生物质材料的轻质导热材料是以生物质材料作为部分原料制成的新型轻质导热材料，有助于减轻对环境的影响。通过将其应用在半导体、电池等电气电子设备的发热部分与外部金属部分之间，可以提高散热效率并降低能耗。
一般情况下，在电气和电子设备中，通过让发热元件与设备的金属外壳接触以形成热传导路径并将热量释放到外部。但是，很难维持和确保稳定的接触点以便有效地散热，因此在发热元件和外壳之间填充基于树脂的导热材料以使其保持紧密接触。我们开发的新型导热材料的目标是取代这里使用的传统材料。
对构成导热材料的填料和树脂双方进行改进
――你们研发的新型导热材料采用了什么样的技术，实现了什么样的效果？
大西：导热材料一般是将具有导热作用的陶瓷等的颗粒（填料）用树脂硬化而成。村田对填料和树脂进行了改进，以进一步提高导热材料的环保性能。
在高性能的电气和电子设备中，用于散热的导热材料多得出人意料。例如，在日益智能化的汽车领域，每辆车使用5至6kg的导热材料，并且今后还有继续增加的倾向。汽车制造商正在努力从元件材料层面开始减轻电动汽车（EV）的重量，以降低电动汽车的电力费用以及生产所耗电力时排放的CO2量。
传统的导热材料采用氧化铝、氮化铝等相对较重的材料作为填料。在村田开发的新型导热材料中，我们开发了一种更轻、热导率更高的填料，与传统材料相比，重量减轻了40%（图3）。
而且，传统的导热材料使用硅树脂作为树脂。然而，硅在废弃时，会被施以高温焚烧或填埋处理，废弃1kg的硅会产生约2kg的CO2。村田采用生物质材料作为树脂，将CO2的实质性排放量降到了零。生物质材料可以在500℃的较低温度下完全分解，并且可以通过将其与填料分离而容易地回收利用。
此外，我们开发的新型导热材料有线膨胀系数比传统的硅小一个数量级的优点。在温度快速变化的环境中使用导热材料时，温度变化导致树脂反复膨胀和收缩，由此可能会导致发生填料分离的现象。使用新型导热材料可以防止这种现象的发生，提高电气和电子设备的可靠性并延长其寿命。
嵌入新材料的村田制作所DNA
――导热材料是与村田过去经营的商品不同类别的商品。你们为什么能成功开发出如此与众不同的新型导热材料呢？
大西：我们开发的新型导热材料是通过应用我们在多层陶瓷电容器（MLCC）制造中积累的制作均质微粒材料并将其均匀分散的技术而产生的。可以说，正是因为有了村田的技术积累才实现了这种材料。
我们开发的新型导热材料除了可用于汽车以外，还可以用到因高性能化而导致电子电路发热量增加的手机基站等多种领域。我们预计，需要散热材料轻量化和改进环保性能的电气和电子设备数量将越来越多。
利用我们积累的技术和知识为环境保护做贡献
此次，通过在CEATEC展示水下CO2传感器和使用生物质材料的轻质导热材料，让客户知道了如果利用村田迄今为止积累的技术和知识，就可能会从意想不到的角度诞生能为实现可持续发展做贡献的创新技术。此外，许多参观村田展位的客户都表示：“为了提高本公司经营的商品的价值，我感到需要积极引进这些能改进环保性能的技术”。村田能够为应对社会和时代的要求做贡献并提供建议的事情应该有很多。
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