2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
Principal Investigator |
小寺 喬之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80456433)
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Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 歯冠 / レジン歯 / フィラー / 微粒子 / ナノ構造 / 曲げ強度 / 歯科材料 / 微構造 |
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。樹脂系歯冠では、前歯よりも奥の歯に必要な200MPa以上の曲げ強度が実現できていないことが課題である。本研究の目的は、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である。 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。そのために、単分散に近い原料フィラーが必要なことから、フィラーの出発原料となる液滴の発生装置を試作し合成試験に使用した。複合酸化物粒子中の酸化物の分散状態を制御する技術の研究を実施し、原料の組み合わせで選択的に分散状態を任意に変化できる技術を確立した。非晶質二酸化ケイ素とイットリア安定型二酸化ジルコニウム(結晶)の複合組成のフィラーをモデルとして、分散状態と複合材料の曲げ強度の関係を調べた。その結果、二酸化ジルコニウム粒子表面に二酸化ケイ素粒子が複合したフィラーを用いた複合材料の曲げ強度が最も優れており、250MPaの曲げ強度を実現できた。これは、フィラー同士の接触面が非晶質の二酸化ケイ素粒子であり、二酸化ジルコニウム粒子同士が接触している場合に比較して応力集中が緩和されたためであると考えられた。 再現性良く300MPaの曲げ強度を実現するために、フィラーの化学組成と曲げ強度の関係、ならびに、粒径分布とフィラー含有量の関係を調べた。その結果、約300MPaの曲げ強度を実現した。また、曲げ強度の値を再現性よく得られるのはフィラー含有量73wt %までであることがわかった。
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