| Project/Area Number |
19K05112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
Ishikawa Toshihiro 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学研究科, 教授 (60756104)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 金属チタン / 表面 / 光触媒機能 / アナターゼ型酸化チタン / 表面機能化 / 光触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
不動態被膜に覆われている金属チタン表面を、大気中酸化によりアナターゼ型の光触媒機能膜に変換させる方法は皆無である。本提案では、簡便な大気中酸化により優れた光触媒活性を有するアナターゼ型酸化被膜に変換する新規なプロセスを開発する。我々は最近、金属チタンの最表面の原子が、四面体構造からなるシリカと原子レベルで接触している場合、シリカと類似構造からなるアナターゼ型酸化膜が高温の大気中でも安定に生成し得る可能性を見出した。この結果を踏まえて、本研究では金属チタンにシリカの影響を及ぼし続ける簡単なプロセスを開発し、大気中酸化によりアナターゼ型酸化膜に変換するという金属表面の機能化に関する基盤を構築する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Surface functionalization of titanium metal is very attractive for bio- and environmental applications. This is because titanium metal is very stable and has a good biocompatibility. In this case, surface roughness and crystalline structure are important factors for obtaining effective characteristics. Titanium metal is usually covered with a surface passive film of thermodynamically stable rutile-TiO2 that grows as the heat treatment temperature in air increases. On the other hand, to obtain an anatase-TiO2 surface layer on titanium metal, we must employ specific treatments such as our previous method, which uses a silica-coexisting heat-treatment process.
In this research, the relationship between the fine structure formed on the titanium metal and the surface hydrophilic property was clarified, and the potential for the bio-application was discussed. The formed anatase-TiO2 coexisting with silica exhibited improved biocompatibility with good apatite formation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまでは、金属チタン表面にアナターゼ型酸化被膜を形成させるには、強酸・強アルカリ処理と高圧条件の水熱合成法や、高電圧下で行われる陽極酸化法と言った比較的複雑な処理法が用いられており、簡便な大気中酸化のみで金属チタン表面の不動態膜をアナターゼ型酸化被膜に変換することを実現した報告は国内外で皆無である。したがって、本研究成果は、通常の大気中酸化では熱力学的に生成不可能な機能性酸化膜を、不動態化した金属表面に直接酸化により形成させる新しい技術基盤を構築するとともに、それを用いた安全で耐久性に優れた水質浄化装置も開発できることから、人々の健康と環境改善に幅広く貢献できる。
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