反应性涂料脱胎于"以绿锈制止锈"这一独特构思。从构思到实现产品化，经历了怎样的研发过程呢？

株式会社京都Materials（以下简称"我公司"） 是以当过大学教师的人为核心、将大学里培育的材料科学基础知识转化为实用技术以达到在市场实现产品化为目的而创立的一家公司。目前，以精密材料事业部和环境材料事业部作为公司的两个支柱部门开展着活动。前者进行着用于陶瓷等难加工材料的超硬精密模具的制造，后者展开着旨在延长钢材使用寿命的反应性涂料的研发。

环境材料事业部主管的反应性涂料，来自于"将铁还原成在地球环境中处于稳定状态的铁矿石"的独特构想。通过在钢铁表面培养高防腐性绿锈"patina"（表示因经年变化或长久使用而形成的古色古香的表面、颜色、气氛的意思的词语。这里用作称呼由反应性涂料制成的高防腐性绿锈）来延长钢铁的使用寿命。下面我来介绍一下该反应性涂料的研发故事。

与绿锈相遇

大约25年前，笔者作为企业研究员在钢铁制造公司开始了若干项研究。我在开始研究之前有过现场工作的经历，这对我开展技术实用化研究、以及之后到大学担任讲义都非常有帮助。

当时的一个课题是在大气环境下对钢铁形成绿锈的研究，这是我初次与绿锈相遇。虽然绿锈是一种生活中常见的物质，但若是变成研究对象，却令我不知如何下手，很是苦恼了一番。我首先尝试了将研究生时代进行的结晶学研究方法运用到防腐蚀领域。做了尝试以后，了解到了很多关于绿锈晶体构造的知识，于是研究变得有趣起来。在这段时期，我还从"产"的立场开展了产学合作，得到了室兰工业大学材料物性工学科三泽俊平教授诸多指点。之后，我作为兵库县立大学教师专心于绿锈的研究。

在兵库县立大学，我作为大学研究员，遇到了得以使用刚开放的兵库县大型放射线设施SPring-8以及筑波市的放射线科学研究设施Photon Factory的好机会，过着每天利用大型放射线设施研究原子级绿锈构造的生活。现在我公司的花木宏修研究主席（兼任大阪大学研究生院客座副教授)是当时同一研究室的同事。在大学工作的时候，站在同现在相反的"学"的立场参与了同外部的共同研究。我感到从不同立场眺望产学官合作的经历对我现在开展的业务起到了作用。

在那段期间，我还同美国明尼苏达大学腐蚀研究中心的R. A. Oriani教授以及欧道明大学物理学科的D. C. Cook教授一起进行了研究。Cook教授作为我公司研究员，现在也同我们一起从事研究。

绿锈构造的基础知识

在大学的研究中，我对钢材因大气腐蚀生成的绿锈的构造作了详细调查。其结果此前不甚了解的绿锈的性质变得明确了。首先弄清的是，绿锈的构造在长达几十年至几百年的时间里发生变化；大气中的复数的氧氢氧化铁的同分异构体是其主要构成物质，但随着时间流逝，这些异构体会稳定地变成α相的针铁矿（α-FeOOH、针铁矿）。我们还发现绿锈的晶体结构中包含了种种离子类，通过吸附离子类，绿锈产生变成纳米结晶或显示离子选择透过能力，甚至伴随绿锈的色调变化等多种多样的特性。这些发现都是物质科学方面的基础知识，但在我以后从事应用研究时这些经验发挥了作用。

从基础研究到应用研究

基于这些基础研究经验，我想到了通过积极地改变绿锈构造说不定能够提高钢铁的防腐蚀性的主意。铁长绿锈，原本就是回到其自然形态（铁矿石）的过程，是存在水和氧气的地球环境中的自然规律。也就是说，铁长绿锈，是因为人工地将其变成活性金属状态，若让铁的表面恢复到绿锈这一稳定状态，从原理上来说之后就不会再发生变化。

于是我想到了控制绿锈提高钢铁防腐蚀性技术的实际应用。现在想来，站在大学人的立场或许也未必不能实施这项计划，但是企业研究员的经验使我懂得，在实现产品化的过程中有许许多多必须跨越的障碍。因此我选择了创业，决定了要将这项技术付诸实际应用。

创制反应型涂料

以绿锈的相关研究经验为基础，我作为起业研究者在公司里开始了对"控制绿锈"这一全新技术的挑战。这时候我痛切地感悟到，作为企业开展事业运营的话，不仅开展研究开发，还需要应对会计事务、劳务管理等各种各样的公司业务。所幸，在京都市、京都高度技术研究所、运营"京大桂风险企业广场"的中小企业基础整备机构等多方支援下，我公司得以维持了企业功能。此外，在研究方面得到了京都大学和大阪大学的协助，使我再次从"产"的立场得到了进行产学合作的机会。

为了开发控制锈的涂料，我探讨研究了各种各样的化合物。通过将选定的化合物添加到涂料中，我研制出了"以绿锈制止锈"的反应性涂料。这种反应性涂料由于在表面形成了高防腐蚀性绿锈"patina"，因此极不容易腐蚀。如图所示，即使涂膜发生缺损，"patina"也会选择性保护该部位防止腐蚀。由于"patina"还适用于已经生锈的场合，有望能够延长涂膜的使用寿命。

左侧为生锈钢板。中央为涂上反应性涂料并划出X形伤痕后喷洒了盐水。右侧是同时进行实验的仅涂有传统重防锈涂料的钢板

反应性涂料的实用案例：（a）输电铁塔（b）成套工程设备（株式会社竹中工务店施工）（c）京都市的公共工程（照明铁塔）

目前公司已开始同商社合作，构建了实现反应性涂料产品化体制。笔者认为在产、学上取得的诸多经验，对于研究开发、大学的学生教育，以及创业都非常有益。产学官合作的重要性毋庸置疑，能够站在不同立场眺望各种各样现象的经验也非常有用。我坚信，包括人才交流在内的产学官合作变得更活跃必将对我国未来的发展起到积极的推动作用。

二战结束后至今，使用钢材的建筑物逐年递增。可以预见高度经济成长期集中建设的钢铁建筑物的老朽化今后快速进展，为维护、管理这些建筑物重新涂漆等所需的庞大的费用和劳动力负担将成为课题。如果基于自主技术理念研发的钢铁材料防锈反应性涂料不仅对新建建筑，还能为延长已经生锈的钢铁构造物的使用寿命起到作用的话，我在想，公司长久以来从企业、大学·起业的不同立场得到产学官的种种支持得以持续到今天的绿锈的研究能为社会带来有用的结果吗？

文／山下正人

出处：《产学官合作期刊》 2015年8月号