2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high strength beta-TCP cement paste for 3D printing
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16K20504
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
BAE JIYOUNG 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 専門研究員 (30759593)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ボールミリング / リン酸カルシウムセメント / ジルコニア / 強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き，β型リン酸３カルシウム（βTCP） 粉末に添加するジルコニア（ZR）粉末の種類と量が，リン酸カルシウムセメント（CPC）硬化体の強度に及ぼす影響を調べた。ZR粉末が混入しにくい容器で粉砕したβTCP粉末に，２種類のZR粉末（ZR粉末が混入しやすい容器由来の粉末（eZR），市販のナノジルコニア分散液から得た粉末（nZR））を1mass%から6mass%の範囲で添加して再度粉砕し，CPC原料とした。作製した２種類各６添加率のZR粉末添加CPC硬化体は，添加率0mass%の硬化体より圧縮強度（CS），間接引張強度（DTS）ともに増加あるいは同等の値を示した。また，CS，DTSともに本実験の添加率の範囲内で最大値を示し，ZR粉末添加量には最適値が存在した。
ZR粉末が混入しやすい容器で粉砕したβTCP粉末を用いた硬化体の強度の最大値と，上記２種類の試料の最大値同士を比較すると，nZR試料はCS，DTSともほぼ同等の値を示したが，eZR試料ではCSが約90%の値にとどまった。また，破断面観察の結果，nZR試料の破断面は相対的に緻密で，eZR試料の破断面には気孔由来と思われる凹凸が目立った。
CPC硬化過程におけるZR粉末の役割としては，ハイドロキシアパタイト（HAP）の析出促進と，その結果としてHAP結晶の緻密な凝集構造の形成が考えられる。今回用いたeZR粉末は，ZR粉末が混入しやすい容器で粉砕したβTCP粉末を酸洗後，濾別した残渣であり，もっともサイズの小さい粉末が回収されていない可能性が高い。一方，nZR粉末は市販のナノ結晶であり，eZR粉末より小さいサイズの粉末が多いと推定された。その結果，同じ重量でも，nZRは結晶数が多く，HAP結晶の析出を促進し，結晶凝集体が緻密化することで，高強度化すると考えられた。破断面の気孔の多寡は，その反映と考えられた。
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