2018 Fiscal Year Research-status Report
The Effect of Composition Distribution in Complex-oxide Filler on Flexural Strength of Oxide/Resin Composites
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18K09631
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
小寺 喬之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 特命准教授 (80456433)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 歯冠 / 酸化物フィラー / フィラー / ハイブリッドレジン / コンポジット / 歯科材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、複合酸化物フィラーの微構造の観点から人工歯冠における曲げ強度向上の指針の確立を目指すものである。曲げ強度向上の因子として、化学組成、粒子径、粒径分布、フィラー含有量があり、これまでに、これらと曲げ強度の関係については知見が得られている。しかしながら、前歯よりも奥の歯に必要な200MPa以上の曲げ強度は実現できていないことが課題となっている。本研究では、複合酸化物粒子内における酸化物の分散状態に着目し、分散状態が複合材料の曲げ強度に及ぼす影響を明らかにして課題解決し、再現性良く300MPaの曲げ強度を実現することを目的としている。
本研究では、複合酸化物フィラー/樹脂複合材料の曲げ強度を向上させると共に再現性よく曲げ強度を分析するために、樹脂へのフィラー含有量をできるだけ大きくすることが必要である。粒径分布がフィラー含有量に影響することはわかっており、単分散に近い原料フィラーが必要である。そこで、フィラーの出発原料となる液滴を発生させる原料液滴発生装置を試作した。動作試験を実施し、単分散に近いフィラーが得られることをデータとして取得し、本研究に必要な常温、常圧下における４時間以上の連続運転が可能であることを確認した。
また、液滴を粒子に転換する合成プロセスを利用して複合酸化物粒子中の酸化物の分散状態について分散状態を制御する技術の研究を実施した。原料を硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、水酸化物、ゾル等に種類を変化させながら、フィラーの合成試験を実施した。原料の熱分解挙動について示差熱重量分析により取得したデータと、複合酸化物粒子中の酸化物の分散状態について電子顕微鏡を用いた元素分布のデータを解析して調べた結果、原料が熱分解する際の析出過程が分散状態に影響することがわかり、熱分解挙動の異なる原料の組み合わせで、選択的に分散状態を変化できることがわかった。
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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
本研究は、複合酸化物フィラーの微構造の観点から人工歯冠における曲げ強度向上の指針の確立を目指すものであり、複合酸化物粒子内における酸化物の分散状態に着目し、分散状態が複合材料の曲げ強度に及ぼす影響を明らかにして、300MPaの曲げ強度を実現することを目的としている。
平成30年度は、次年度以降に酸化物分散状態の違いが複合酸化物フィラー/樹脂複合材料の曲げ強度に及ぼす影響を解明して目的を達成するために、原料液滴発生装置の試作および複合酸化物粒子中の酸化物分散状態を制御する技術に関する研究を実施した。試作した原料液滴発生装置は、本研究に必要な動作ができることを確認したと共に目的の粒径分布でフィラーが得られることを確認し、フィラーの合成条件と酸化物の分散状態との関係を解析した結果から、合成条件の違いによる酸化物分散状態への影響がわかった。本研究の実施計画通りに研究は進展しており、研究の目的を達成するための基盤となる本年度の目標を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年以降は、平成30年度の研究データおよび知見を基に、酸化物分散状態の違いが複合酸化物フィラー/樹脂複合材料の曲げ強度に及ぼす影響を解明する研究を実施する。平成30年度の研究で得られたフィラー合成条件を基に複合酸化物フィラーを合成し複合酸化物フィラー/樹脂複合材料を作製して曲げ強度のデータ取得し、酸化物分散状態と曲げ強度の関係について調べる。比較データとして固相混合で調製した複合酸化物フィラー/樹脂複合材料の曲げ強度データも取得する。酸化物分散状態は電子顕微鏡法による元素分布により解析して確認し、フィラーおよび複合材料の破壊挙動を力学的試験により解析することで、酸化物分散状態の違いによる曲げ強度への影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
生じた次年度使用額は平成30年度に試作した原料液滴発生装置の改良に該当する使用額である。当該装置は研究代表者の設計に基づいた特別仕様であるために第一試作機の作製までに仕様の改善等で当初計画よりも時間を要した。そのため、液滴径調整のための改良に必要なデータ取得が遅延し、次年度における試作機の改良が必要になった。改良は次年度においてフィラーの合成条件と酸化物の分散状態との関係を調べるために、フィラーの粒子径を変化させるための改良であり次年度初期に改良を実施し、フィラーの合成順序を調整することで研究全体の進捗には影響が無い。また、平成30年度における目標は達成できている。次年度は、次年度使用額を使用して研究計画通りの原料液滴発生装置の改良を行う。
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