社会課題解決にAI活用… マテリアル業界注目の10カテゴリ

※本記事はTECHBLITZが配信した「Advanced Materials Trend Report」をダイジェストで紹介したものです。レポートをご覧になりたい方はこちらまたは本記事末のフォームまでお問い合わせください。

＜目次＞
・ものづくりを支える根幹技術
・先端材料、注目の10カテゴリ
・1. モビリティ
・2. エレクトロニクス
・3. エネルギー
・4. サステナビリティ
・5. 環境エンジニアリング
・6. 建設
・7. ヘルスケア＆パーソナルケア
・8. フード＆アグリ
・9. マテリアル・インフォマティクス
・10. 3Dプリンティング

ものづくりを支える根幹技術

　先端材料のなかでも近年は特に、循環型社会の実現、気候変動への影響を最小限に抑えるといった社会課題の解決に資するマテリアルの開発が急速に進んでいます。持続可能性を重視するトレンドが、マテリアル業界の新たな成長機会につながるという見方もあります。

　また、人工知能(AI)の発達にともない、ビッグデータや材料科学の知見を駆使し、研究開発に要する時間を短縮し効率化を図るマテリアル・インフォミクス(MI)技術の開発、活用も進んでいます。試行錯誤のプロセスにAIの力を加えることによって、新たなブレークスルーの機運が高まっています。そしてブレークスルーといえば、先進的な技術や先見性を持つスタートアップと、技術の応用に知見と経験を有する大手企業による協業を通したブレークスルーが期待される分野でもあります。

　マテリアルはものづくりを支える根幹技術であり、付加価値の高いマテリアル開発は製造業の国際競争力の向上、ひいては国家の競争力強化につながるとして、各国政府が科学技術や産業政策に「マテリアル研究開発の推進」を掲げています。

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先端材料、注目の10カテゴリ

１．モビリティ

　軽量化にともなう燃費の向上と温室効果ガス排出量の削減、EV化など、モビリティの分野では特に環境対応を意識した次世代自動車の実現に資する材料の開発が積極的に進められています。また、ドローンや航空宇宙産業の技術革新を支える構造部材用マテリアルにも注目が集まっています。

所在地	Berkeley, California, US
創設年	2017年
資金調達額累計	$64.1 M / Series B
出資者	Alumni Ventures Group, New Enterprise Associates, Robert Bosch Venture Capital, etc.
URL	https://arriscomposites.com

プラスチック成形と同等のコストと生産速度を有しながらチタンよりも強度が高い、炭素繊維ベースの高機能複合素材を開発。用途に合わせて金属、プラスチック、ガラス繊維、樹脂などと組み合わせることができる。3Dプリンターを用いた積層造形の素材としても使用可能。自動車、航空宇宙の他、エレクトロニクス、スポーツ用品分野での利用も期待されている。

Image : Arris Composites HP

所在地	Marlborough, Massachusetts, US
創設年	2005年
資金調達額累計	$18.3 M / Unknown
出資者	Matrix Partners, North Bridge Venture Partners, etc.
URL	https://www.xtalic.com

MITでのマテリアルサイエンス研究から生まれたナノマテリアルコーティング技術。部材の硬度、強度、耐食性、および温度安定性を向上させることができる。たとえば電気自動車（EV）部品の長寿命化、リサイクル可能だが強度が劣るアルミニウム材の高強度化を実現。その他、スマートフォンの防水機能、ウェアラブル機器の安全性向上などにも応用可能。

Image : Xtalic HP

２．エレクトロニクス

　デジタル機器向けを中心に、ディスプレイ、電子部品、半導体、筐体、バッテリー材料など、多様なマテリアル技術の開発が進められています。フレキシブルデバイスやMEMSデバイスなど、高性能デバイスの普及のためにも革新的なマテリアルが欠かせません。

所在地	San Diego, California, US
創設年	2015年
資金調達額累計	$1.7M / Seed
出資者	Tech Coast Angels, Vertical Venture Partners, etc.
URL	https://grolltex.com

高機能素材グラフェンとその類似構造を持つh-BN（六方晶窒化ホウ素）を合わせた2Dシートを開発。強度と導電性の高いグラフェンにh-BNを組み合わせることで、移動度を向上させることができる。これにより、スマホ画面を曲げたり壊れにくくしたり、電子機器に伸縮性を与えることができる。同社の単層グラフェン製造技術は、センシングやバイオセンサー、水のろ過などにも応用可能。

Image : Grolltex HP

所在地	Mipitas, California, US
創設年	2001年
資金調達額累計	$218.3 M / Series I
出資者	Intel Capital, Docomo Innovations, Venrock, etc.
URL	https://www.nanosysinc.com

発色性に優れた液晶ディスプレイ特化の無機量子ドット。同社の量子ドットは液晶ディスプレイに適用した場合、明るさ、色域、映像の滑らかさを著しく高めることができる。カドミウム等の重金属フリー。液晶ディスプレイに加え、OLED、microLED、印刷可能なエレクトロルミネッセンス・ディスプレイまで、あらゆるディスプレイの技術プラットフォームとなることを目指す。

Image : Nanosys HP

３．エネルギー

　燃料の貯蔵技術やリチウムの抽出を効率化する技術など、エネルギー分野では、脱化石燃料化に寄与するマテリアル技術を有するスタートアップ企業がたくさん誕生しています。また、本レポートでは取り上げていませんが、風力発電用のブレードや太陽光発電のパネルなどの材料も進化を遂げ、発電効率の向上に貢献しています。

所在地	Cambridge, UK
創設年	2015年
資金調達額累計	$0.5 M / Seed
出資者	TechX, Government of UK, EIT Climate-KIC, Royal Academy of Engineering, etc.
URL	https://immaterial.com

MOF（金属有機構造体）を用いた物質の貯蔵、輸送、分離ソリューション。無数の小さな穴を持つMOFは、構造内に物質を取り込む特徴から、吸着や分離方法としての活用が進められる。MOF粉末のペレット（固体）化にも成功しており、貯蔵能力を粉末のものに比べて4倍に向上させた。水素の貯蔵も可能で、自動車の燃料貯蔵技術としても注目される。

Image : Immaterial Labs HP

所在地	Oakland, California, US
創設年	2016年
資金調達額累計	$23.6 M / Series A
出資者	Breakthrough Energy Ventures, Lowercarbon Capital, The Engine, etc.
URL	http://www.lilacsolutions.com

塩水からリチウムを抽出するイオン交換技術。独自のイオン交換物質（ビーズ状）と塩水処理システムを結合させ、高純度のリチウムを生産する。従来の蒸発プロセスを利用する手法に比べ回収率を倍増させながら、水使用量とリチウム抽出に要する時間の大幅削減が可能となる。南米の塩湖で複数のパイロットプロジェクトを実施している。

Image : Lilac Solutions HP

４．サステナビリティ

　海洋プラスチックごみや地球温暖化問題への意識の高まりにともない、マテリアル分野でも環境負荷の低減や持続可能性への配慮が重要視されています。非石油系材料による石油代替製品の開発、廃棄プラスチックを再利用した循環型エコノミーの形成などが世界各地で推進されています。

所在地	Amsterdam, Netherland
創設年	2014年
資金調達額累計	$2.2 M / Seed
出資者	EASME - EU Executive Agency for SMEs, BOM, Dekker Zevenhuizen, etc.
URL	https://www.sustonable.com

クォーツ（石英）とPETボトルを原料にした、高強度かつ極薄、軽量な石材を開発。強度は花崗岩（みかげ石）以上で、石材を薄肉化しても一定の強度が保てるため、軽量化も実現。薄肉化によって原材料の使用量を従来の1/5に抑え、加工時に発生するゴミも1/10に抑える。有害な化学物質も含んでいないため、100%再利用可能な複合石材となっている。カラーラインナップの幅も広く美観にも優れ、タイルやガラスの代替品として用いることができる。

Image : Sustonable HP

所在地	Irvine, California, US
創設年	2003年
資金調達額累計	$106.6 M / Series F
出資者	Undisclosed
URL	http://newlight.com

空気中に放出される温室効果ガスから代替プラスチックを製造する技術を開発。海洋微生物が塩水に溶け込んだCO2とメタンを取り込み、PHB（ポリヒドロキシ酪酸）を生成する。PHBはセルロース以上の生分解性を持つため、廃棄プラスチック問題の解決に貢献すると期待される。現在は同社の代替プラスチックを使用したカトラリーやファッションウェアを販売するとともに、肥料などの開発を進めている。

Image : Newlight Technologies HP

５．環境エンジニアリング

　生産活動にともない生じる汚染水や排ガスから効率的に有害物質を除去する、あるいは洗浄し再利用するためのソリューションが多く生み出されていますが、この分野にも先端材料やナノテクノロジーが不可欠です。

所在地	Orono, Maine, US
創設年	2011年
資金調達額累計	$6.5 M / Series B
出資者	Plug and Play Tech Center, National Science Foundation, Propel(X), etc.
URL	https://www.cerahelix.com

特許取得済の独自プロセスにより、セラミック膜にナノ細孔を形成。セラミック膜が持つ堅牢で耐久性のある性質を生かしつつ、前処理が不要で、ファウリング（ろ過物質の付着・堆積）に強く、迅速に洗浄可能なナノろ膜を開発。前処理のコストを削減できる他、ろ過処理プロセスがシンプルになることで設備投資の軽減も期待できる。

Image : Cerahelix HP

所在地	Burnaby, Canada
創設年	2007年
資金調達額累計	$135.9 M / Series D
出資者	Chevron Technology Ventures, Temasek Holdings, Mitsui Global Investment, etc.
URL	https://svanteinc.com

産業プラントから発生する排ガスからCO2を直接分離・回収できる、ナノ材料を用いた経済的でスケーラブルな炭素回収技術を開発。CO2を取り込む能力が極めて高い独自のナノ材料（固体吸着剤）を使用。煙道ガスからCO2を捕獲し、濃縮した後、貯蔵や産業利用のために安全に放出するまでに要する時間は60秒。

Image : Svante HP

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６．建設

　生産時に排出されるCO2量を削減した建材、あるいはCO2を原料にしたコンクリート材料やソーラーパネルの役割を果たす窓ガラスなど、建設材料の分野でもサステナビリティを意識した動きが見られます。金属やセラミックスなど素材ごとに特化した自己修復メカニズムを組み込み、建造物の寿命の延伸、メンテナンスの効率化を図る技術も実用化へ向けて急ピッチで開発が進んでいます。

所在地	Delft, Netherland
創設年	2015年
資金調達額累計	Undisclosed / Seed
出資者	SHIFT Invest
URL	https://www.basiliskconcrete.com/en

酸素と水に触れると石灰石を生成する微生物の力で、ひび割れを自己修復するコンクリートを開発。コンクリートは経年により消耗、老朽化するため、看過できない維持コストがかかる。特許取得済の同社製品は、ひび割れが起きるとコンクリート素材に混ぜられたバクテリアの胞子が水と酸素に触れ、ひび割れを修復、防水性も維持される。コンクリートの耐久性を高め、建設物の寿命を伸ばし、かつメンテナンスコストの削減も可能となる。

Image : Green Basilisk HP

所在地	Paris, France
創設年	2016年
資金調達額累計	$5.2 M / Seed
出資者	EASME, Climate-KIC Acceleration Programme, Agoranov, etc.
URL	https://www.woodoo.com

独自のナノテクノロジーで生み出される、耐久性に優れた高性能のハイテク木材。木材からその主成分であるリグニンと空気を取り除き、バイオ由来のポリマーを注入。腐食せず、ホルムアルデヒドを含まないという特徴もあるため、木材の特質はそのままに、耐久性や強度、メンテナンスコストといった木材の短所を払拭できる。建築業界のみならず、自動車の車載タッチパネルにも利用されている。

Image : woodoo HP

７．ヘルスケア＆パーソナルケア

　バイオテクノロジーやナノテクノロジーを活用した医薬品や化粧品の開発も引き続き活発です。またCOVID-19の世界的な蔓延にともない、感染の拡大阻止に寄与する抗菌・抗ウイルス材料、病原体の検出を可能とするナノスケール材料などの開発もこの一年で大きな進展が見られました。

所在地	King Of Prussia, Pennsylvania, US
創設年	2003年
資金調達額累計	$171.0 M / Unknown
出資者	Total, Bill Gates, Kleiner Perkins, BASF Venture Capital, etc.
URL	https://renmatix.com

超臨界水（臨界点を超えた温度および圧力状態にある水）処理技術により非食品系バイオマスから、セルロース系糖質を生成。刺激の強い化学薬品を使用せず、効率的で安価なプロセスを実現。食品、化粧品、ウェルネス用品といった用途の他、バイオ燃料への転換も可能。

Image : Renmatix HP

所在地	Tel Aviv, Israel
創設年	2013年
資金調達額累計	$2.7 M / Seed
出資者	Horizon2020, Plug and Play Tech Center, etc.
URL	http://sonoviatech.com

耐久性に優れた抗菌繊維の製造技術。殺菌効果を高めるため抗菌化学物質を金属ナノ粒子にして繊維に付着させる。超音波の振動を活用し粒子を爆縮、ジェットストリームで繊維に浸透させることで、化学物質を過度に使用せず、耐久性があり、抗菌性が高い保護層を繊維に加えられる。他にも、難燃、撥水、UVカット、耐ステイン、電気伝導などの効果を繊維に付加することができる。

Image : Sonovia HP

８．フード＆アグリ

　サステナビリティを重視する流れにそって、食品ロスの削減に資する技術の開発が急がれています。また近年、食品のトレーサビリティ実現、サプライチェーンの透明化へ向けた動きも活発です。本ページでは、このような先端技術を開発する2社を紹介します。

所在地	Goleta, California, US
創設年	2012年
資金調達額累計	$390.0 M / Series D
出資者	Temasek Holdings, GIC Group, Andreessen Horowitz, Bill & Melinda Gates Foundation, etc.
URL	https://apeelsciences.com

野菜や果物を長持ちさせる植物由来の保護膜。農作物の上に保護膜を作ることで、水分減少や、腐敗の原因となる酸化スピードを遅らせることができる。同製品は農作物の皮や種、果肉に存在する脂質やグリセロ脂質を原料としており、そのまま食べることができる。たとえば、アボガドに同製品をスプレーすることで、腐敗までに要する期間が2倍長くなるという。

Image : Apeel Sciences HP

所在地	Emeryville, California, US
創設年	2011年
資金調達額累計	$71.7 M / Series C
出資者	Pangaea entures, Presidio Ventures, etc.
URL	https://trutags.com

微細なバーコードを商品表面に印刷し、認証識別やトレーシングを実現するソリューション。食用可能なシリカに特殊加工を行い、髪の毛の幅ほどの微細なバーコードを作成、医薬品 / 食品 / 電化製品などの表面にコーティングする。これをスマホカメラあるいは専用機器でスキャンすると、認証や製品の詳細な情報が確認できる。

Image : TruTag Technologies HP

９．マテリアル・インフォマティクス

所在地	Redwood City, California, US
創設年	2013年
資金調達額累計	$48.0 M / Series B
出資者	Next47, Tencent Holdings, Innovation Endeavors, etc.
URL	https://citrine.io

マテリアルに特化した、AIデータプラットフォームを提供。技術データ、参考文献、過去の研究リソースを含む、材料に関する大量のデータを統合し、AIを用いた独自のインサイトを提供。製品開発者の仮説検証プロセスや意思決定をサポートし、新たな材料の開発サイクルの効率化につなげる。

Image : Citrine Informatics HP

所在地	Copenhagen, Denmark
創設年	2018年
資金調達額累計	$1.9 M / Grant
出資者	European Innovation Council, IBM, Innovation Fund Denmark, etc.
URL	https://hafniumlabs.com

化合物の発見から合成法の確立、製造プロセスの最適化までの意思決定をサポートするツールを提供。大規模な化学合成・製造実験データとシミュレーションデータのデータベースを持ち、化合物や混合物の物理的特性をコンピュータシミュレーションにより予測、その際、予測信頼性も提示される。

Image : Hafnium Labs HP

１０．3Dプリンティング

　製造業での3Dプリンティング技術の活用が進む中、積層造形に適した素材の開発も並行して進められています。同時に、軽量でありながら高い強度を持つ炭素繊維ベースの複合材料を用いた部材を生産できる3Dプリンティング技術に対する需要も高まっています。

所在地	Milpitas, California, US
創設年	2013年
資金調達額累計	$44.5 M / Series B
出資者	GGV Capital, Khosla Ventures, Sumitomo Corporation, Asahi Glass, etc.
URL	https://arevo.com

炭素繊維と樹脂の複合材料を用いた3Dプリンティング技術を開発。独自のソフトウェアアルゴリズムと特殊なロボットアームから構成。ロボットアームの先端には6軸から成るヘッドがついており、多方向からの柔軟な積層を可能とする。炭素繊維を含む複合材料による製品は、強度や剛性、耐久性、耐摩耗性、熱安定性が高く、かつ軽量という特性を持ち、特にモビリティの軽量化に貢献する。

Image : Arevo Labs HP

所在地	Ottawa, Canadad
創設年	2015年
資金調達額累計	$23.1 M / Series B
出資者	HG Ventures, Sustainable Development Technology Canada
URL	https://equispheres.com

3Dプリンティングに最適な、機械的特性に優れる金属粉末を開発。粒子はほぼ完全均一な大きさの球形となっており、流動性が高い。均一な大きさの粒子により、部品の表面仕上げの精度を高めることができるのに加え、隙間が少なくなるためタップ密度が向上。強くて軽い部品を製造でき、航空宇宙産業や自動車分野など、軽量ながら高度な品質や機能が求められる成型部品の製造に適する。

Image : Equispheres HP

※紹介している企業情報は、「Advanced Materials Trend Report」制作当時のものです。
※本記事はTECHBLITZが配信した「Advanced Materials Trend Report」をダイジェストで紹介したものです。レポートをご覧になりたい方はこちらまでお問い合わせください。