ジルコニア/陶材傾斜機能材料の創製と歯冠修復への応用

• Project/Area Number: 26670827
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Conservative dentistry
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 塚田 岳司 鹿児島大学, 医学部・歯学部附属病院, 講師 (70236850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鳥居 光男 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 教授 (30116066) ; 蟹江 隆人 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (70152791)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 傾斜機能材料 / ジルコニア / 歯科用陶材 / 放電プラズマ焼結法 / ポーセレン / 放電プラズマ焼結 / 歯冠修復材料

Outline of Annual Research Achievements

ジルコニアと陶材の２種類の原料から傾斜機能材料を作製し、曲げ強さと破壊靭性の測定を行った。試料作製には放電プラズマ焼結法を用いた。この方法を用いることによって、他の焼結法よりもかなり低い焼結温度で、しかも数十分という短時間で鋳型ダイに填入したジルコニア粉末と陶材粉末の混合物（配合比は傾斜させてある）の焼結が可能となった。また、材料設計に段階でジルコニア粉末と陶材粉末の配合比をいろいろと変化させてから鋳型ダイに填入していくことにより、さまざまなタイプの傾斜機能材料を容易に作製することが可能であった。作製した傾斜機能材料の曲げ強さは、陶材単体の場合と比較して、数倍の高い値を示した。また、配合比が異なる層間の界面の剥離も認めなかった。一方、破壊靭性の測定の結果では、陶材単体と比較して、数倍高い破壊靭性値を示した。破面のSEM観察の結果より、傾斜機能材料は、ジルコニアの配合率が高い層が、ジルコニアの配合率が低い層を補強する効果により、表層の陶材から深部のジルコニアの配合率の高い層に向かってクラックが進展しにくくなる性質を有していることが明らかになった。また、曲げ試験と破壊靱性試験のいずれにおいても、ジルコニアの配合率が高い層の厚さを厚くすることによって、その補強効果は著しく高まることが明らかになった。これらの結果より、ジルコニア陶材傾斜機能材料は、現行の陶材被覆型の歯冠修復の欠点を改良する性質を有していることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Bending strength of zirconia/porcelain functionally graded materials prepared using spark plasma sintering (2014)
  • Author(s): Gakuji tsukada, Hidekazu Sueyoshi, Hiroki kamibayashi, Masayuki Tokuda, Mitsuo Torii
  • Journal Title: Journal of dentistry Volume: 42 Pages: 1569-1576
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Patent(Industrial Property Rights)] スパークプラズマ焼結法およびスパークプラズマ焼結装置 (2015)
  • Inventor(s): 塚田岳司、末吉秀一
  • Industrial Property Rights Holder: 塚田岳司、末吉秀一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2015-07-08
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] スパークプラズマ焼結法及びスパークプラズマ焼結装置 (2014)
  • Inventor(s): 塚田岳司 末吉秀一
  • Industrial Property Rights Holder: 鹿児島大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-179361
  • Filing Date: 2014-09-03