2017 Fiscal Year Annual Research Report
自発的マイクロ球体化現象を用いた新奇多孔質球状粒子の合成と徐放性キャリアへの応用
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16H04212
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
鈴木 義和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 達 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他研究員 (50267407)
阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温その場観察 / 多孔質球状粒子 / マイクロ球体化現象 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 擬ブルッカイト / 三次元ネットワーク構造 / サイズ制御 / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔質球状顆粒は、ハンドリング性に優れた触媒や触媒担体、ドラッグデリバリーなどの薬剤キャリア、骨補填材料への応用が進められている。 これまで我々は、セラミックス原料である炭酸塩や水酸化物・水和物原料中に含まれるCO2やH2Oを、気孔形成に有効利用することにより、造孔剤や有機バインダーを添加することなく、1 ミクロン付近に非常にシャープな細孔径分布をもつ「三次元ネットワーク型多孔質セラミックス」を開発してきた。この過程で、圧粉体を作らずに混合粉末を仮焼し微細組織を観察したところ、加熱のみで球体化した三次元ネットワーク型多孔体が得られるという非常にユニークな現象を見出した。
平成29年度は、自発的マイクロ球体化現象について、形成メカニズムを解明するために実施した大気中高温その場観察の結果を踏まえ、マイクロ球体のサイズ制御を行った。具体的には、焼結収縮に伴うサイズ変化をダイナミックに定量化するとともに、多段篩を用いた分級により、サイズの揃ったマイクロ球体を得ることができた。また、各試料で500粒子以上の画像分析を実施し、粒度分布とアスペクト比を定量した。その結果、本研究の自発的マイクロ球体化プロセスでは、真球度の高い顆粒が得られることが明らかになった。この成果は、セラミックス分野で現在、もっとも権威のあるジャーナルであるJ. Eur. Ceram. Soc.誌に掲載された。
また、多孔質球状粒子への液体徐放機能にも着目し、農業応用等への検討を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究を遂行するために、平成29年度は微小硬度計を導入し、マイクロ球体およびそのベースとなる多孔質複合材料の機械的特性評価を実施できた。また、研究提案当初から想定していた、液体徐放機能の付与についても目途がつき始めている。多孔質複合材料については、結晶粒子の異方性形状制御による高温下での組織安定化にも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
多孔質球状粒子を実社会に貢献できる材料とするため、引き続き、階層的なサイズ制御および液体成分の徐放機能付与をすすめる。また、多孔質球状粒子を擬ブルッカイト系以外合酸化物に適用し、環境改善材料・エネルギー貯蔵材料への展開を進める。
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