Solutions
DIAMのソリューション合成ダイヤモンドのスペシャリスト
DIAMはCVD による導電性ダイヤモンドの合成 ・製造を行うメーカーです。10 年にわたる成膜条件を軸とした研究を行い、耐久性、高い導電性、大面積での安定的な成膜ノウハウを確立しました。
高い硬度や屈折率、熱伝導性、化学的安定性など特異な性質を有するダイヤモンドは、テクノロジーの進化や環境負荷低減へ対応できる素材として、社会的ニーズが飛躍的にかつ急速に増大しています。
Disinfection
殺菌・消毒・衛生管理
家庭や商業部門を含む多くの場所で殺菌、消毒、衛生的環境の維持が求められます。導電性ダイヤモンド技術で高濃度オゾン水を生成し、殺菌、消毒、衛生的環境を維持します。
- 用途：殺菌、消毒、衛生的環境の維持
- 技術：オゾン水の生成
- 貢献：除菌 / 殺菌 / 消臭
オゾン水の生成
オゾンは、自然界ではフッ素に次ぐ、塩素の約7倍にもなる非常に強い酸化力を持っています。原料は水と酸素だけで、次亜塩素酸水よりも人体への影響が低いため、触れても肌荒れせず目や口に入っても問題なく安全です。この強力な酸化作用は、殺菌・脱臭・漂白などに利用でき、世界中の医療機関や食品工場、保育園など、様々な施設で殺菌や感染症対策のために使われています。
CASE 1
小型で簡便な装置で高濃度オゾン水
オゾン水は従来オゾンガスを発生させ、特殊な方法で水に溶かした水溶液でした。オゾンガスを水に溶かすには大きな装置を要するなど利用に対して制限がありましたが、ダイヤモンド電極は水を直接電解することでオゾンにするため、ユニットを小型で簡素化することが可能です。生成効率が高いことから、流水をオゾン水にすることも可能となります。
CASE 2
日常に手軽で安全な除菌・殺菌
例えばダイヤモンド電極を利用したオゾンユニットでは、除菌手洗い、野菜などの殺菌、洗い流すだけで掃除ができるなどのキッチンやお風呂など生活利用、トイレの脱臭など小さく手軽に使用できることが可能であり、宇宙での活用などオゾン水の活用を広げることが可能となります。ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ
Wastewater
水処理、廃液処理、有機物の分解
廃水には、生分解性の低い有毒物質や残留薬物などの持続性物質など多くの種類の汚染物質が存在し、製造工程や商業的な利用で発生・蓄積されるケースも少なくありません。導電性ダイヤモンド電極を使った直接電解技術で、水処理、排液処理、有機物の分解を可能にします。
- 用途：水処理、廃液処理、有機物の分解
- 貢献：脱色 / COD・BOD低減 / 難分解性物質・有機物分解（含PFAS）
CASE 1
難解性物質の分解
例えば、産業生活排水に含まれるキレート剤、フッ素系界面活性剤などは生物処理されにくいため課題となっていましたが、ダイヤモンド電極では分解可能です。その他、窒素化合物（アンモニア・硝酸）の除去分解、めっき廃水、これまで難しかった有機排水処理へ応用することにより、環境負荷の低減に貢献します。ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ
CASE 2
クリーンテクノロジー
有機電解合成は電極での電子の授受により反応が始まるので、本質的に廃棄物を伴わないクリーンテクノロジーです。日本では排水の脱色についてはまだ大きな問題となっていませんが、世界では各国環境規制が強化され、排水の色規制が進んでいます。今後より高いBODやCODの低減が求められることとなり、ダイヤモンド電極は排水処理の水質改善に貢献します。
Decomposition synthesis
電解合成
ダイヤモンド電極を用いて生成できる電解硫酸は、半導体や自動車の製造工程などで課題となっている毒性や多量な廃棄物などの課題を解決する代替技術として期待されています。
- 技術：電解合成 過酸化物（過硫酸、過リン酸） 、有機合成、CO₂からの有用物質合成（ギ酸、アルデヒド）
- 貢献：環境にやさしい代替技術
Electrolyzed Sulfuric Acid
電解硫酸
硫酸を電気分解することで生成する硫酸溶液を電解硫酸と呼びます。
電解硫酸では3 種の異なる強力な酸化剤（ペルオキソ二硫酸（S₂O₈²⁻）, ペルオキソ一硫酸（HSO₅⁻）, 過酸化水素（H₂O₂））が生成され、混合比により溶液の酸化特性が変化します。
硫酸は重金属を含まないため環境規制に触れることがなく、工業上安全に使用できる最も強い酸化剤液です。
ダイヤモンドは酸に対し優れた耐性をもっており、強力な酸化剤を含む電解硫酸に対しても損耗しません。
更に、これら3 種の酸化剤になるのは硫酸中の硫酸イオン（SO₄²⁻）と硫酸水素イオン（HSO₄⁻）であり、酸化剤が消費された硫酸を回収し再度電気分解することでまた酸化剤を生成することが可能です。
この機構上、硫酸は循環利用が可能で廃棄処理等の問題も少なく、電解硫酸技術は環境負荷が低い手法です。
強力な酸化剤を安全に生成・使用できることから、電解硫酸は様々な用途への活用が期待されています。
- CASE 1 半導体製造におけるフォトレジストの除去
半導体の製造工程でフォトレジストの除去に使用されているSPM技術の代替技術として実用化されています。SPM法で生成されるペルオキソ一硫酸（HSO₅⁻）よりも酸化力が強いペルオキソ二硫酸（S₂O₈²⁻）を使用するうえに、硫酸の再利用・酸化剤濃度のリアルタイム測定が可能なため、省資源化・効率化が期待できます。
- CASE 2 アルミニウム合金の陽極酸化、封孔処理
アルミニウム合金の陽極酸化（アルマイト）処理において、従来の硫酸浴に代わり電解硫酸浴を用いることで、プロセスの大幅な効率化と皮膜品質の向上が実現します。
電解硫酸浴を使用すると、酸化反応が加速されるため、より短時間で酸化皮膜を形成できます。この高速な反応は、被膜の結晶構造をより緻密にし、欠陥の少ない均一な層を形成する効果があります。この緻密な酸化皮膜は、高い硬度を持つため、優れた耐食性と耐摩耗性をアルミニウム合金に付与します。
これによりアルマイト処理された部品は、過酷な環境下でも長期間その性能を維持し、キズや摩耗に強い特性を発揮します。
- CASE 3 樹脂めっきの前処理
自動車部品のめっき工程で使用されているクロム酸の代替品となる技術を実現します。
車のフロントグリル、ドアノブ等は樹脂にめっきが施されていますが、本来樹脂は電気を通さず電解めっきができません。現在は、クロム酸で樹脂を溶解（エッチング）し、触媒金属を定着させ、メッキ加工を行っています。クロム酸には環境規制対象の六価クロムが含まれていますが、代替技術が確立されていないため、現在も除外されず使用されています。
代替技術として過マンガン酸も提案されていますが、マンガンも重金属のため環境汚染の心配があります。
重金属を使わないクリーンな代替技術として電解硫酸による樹脂の前処理が注目されつつあります。
また、現在樹脂めっきの出来ないPP材やPPS材への樹脂めっきも可能です。
- CASE 4 CFRPのリサイクル
廃材CFRPの樹脂部分のみを電解硫酸で溶かすことでカーボンファイバーを取り出し、再びCFRPの材料として再利用する手法が注目されています。
電解硫酸法は、加熱分離や機械的粉砕といった従来のCFRPリサイクル法に比べ、炭素繊維へのダメージを抑えて回収でき、樹脂の残差が少ない点が大きな強みです。
また、使用した電解硫酸は電解による再生・循環利用が可能なため、廃液発生量を大幅に低減出来ます。
- CASE 5 石英、硅石の洗浄
石英・珪石の洗浄には従来フッ酸が多用されていますが、フッ酸は強い毒性・腐食性から取り扱いリスクが大きく、廃液処理も課題となっています。
電解硫酸溶液は、強力な酸化作用と高い洗浄効果を持ち、フッ酸を使用せずに石英や珪石表面の有機物・金属汚染を除去することが可能です。
電解硫酸は電解再生による循環利用ができるため、廃液量を大幅に削減でき、環境負荷の低い持続可能な洗浄プロセスを実現します。
- CASE 6 PFASの分解
電解硫酸を用いたPFAS（ペルフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物）の分解技術は、近年注目されている画期的な環境浄化ソリューションです。従来のPFAS処理方法では分解が困難だった非常に安定したフッ素-炭素結合（C-F結合）を、効率的かつ安全に切断します。
硫酸溶液に電流を流すと、陽極で強力な酸化剤であるヒドロキシラジカル（•OH）やペルオキソ二硫酸が発生します。これらの酸化剤は、PFAS分子のC-F結合を攻撃し、最終的にフッ化物イオン（F⁻）と二酸化炭素（CO₂）に分解します。このプロセスは、PFASを完全に無害化するため、二次汚染の心配がありません。
Semiconductor power
次世代半導体のパワーデバイスとして
半導体の素材として現在使用されている、シリコン、シリコンカーバイド、窒化ガリウムに比べ、ダイヤモンドは放熱性や耐電圧性に優れており、地上はもちろんのこと宇宙空間でも安定した動作が可能であり、理想的なダイヤモンドが合成できた場合は、その物理性質上から、最高の周波数、出力が得られることが理論上わかっています。
近年の通信の大容量化に伴う通信処理を飛躍的に向上させる半導体として、また、衛星での利用などダイヤモンドの可能性は非常に大きいものです。
