2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25709064
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
堤 祐介 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ジルコニウム / 腐食 / 生体材料 / 耐食性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、新たな生体用金属材料としての応用が期待されるジルコニウムについて、これまでほとんど明らかにされてこなかった、塩化物イオン環境における局部腐食の発生機構を明らかにすることを目的としている。
研究にあたっては、従来のような広域な試料表面ではなく、マイクロメートルオーダーのごく微小な領域の試料表面のみが電解質溶液と接触し、欠陥部の有無およびその種類を任意に選択可能な電気化学測定装置と顕微鏡を融合した測定システムを用いる必要がある。このシステムは、類似した原理の装置に関する報告されている一方、製品として市販品されていないため、研究の初期段階では、このシステムを用いた測定方法と、安定した測定条件の確立が必須となった。研究計画の2年目となる平成２６年度は、昨年度に引き続き、研究協力者の所属する東北大学工学部において、微小領域における電気化学測定システムを用いた測定を繰り返し、基礎データの収集に取り組んだ。特に今年度は市販の純ジルコニウム（99.2％）の表面分析と腐食試験結果との対応について重点的に検討を行った。Zr表面には数十マイクロメートルから1マイクロメートル未満の多数の介在物が露出しており、そのほとんどが約10%程度の鉄を含むことがわかった。一方、このような鉄を多く含む介在物が起点となって腐食が発生するのは約2.0V（Ag/AgCl電極基準）であり、広域での測定結果より高い値を示した。すなわち、ジルコニウムの表面にはこれらの介在物よりさらに腐食発生において致命的な因子が潜在していることがわかった。測定エリアの面積を変化させながら測定を繰り返した結果、このような致命的な欠陥因子は、1平方mmまで領域を拡大しても、1個未満の確率でしか表面に露出していないことがわかり、特異的な欠陥であることが示唆された。
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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
本研究の推進にあたり、最も懸念すべき事項であった微小領域における電気化学測定は、本年度の研究により、ほぼ確立することができた状況にある。最終目標であるジルコニウムの腐食因子の解明には、解明すべき点が多く残されているが、研究計画の範疇であり、順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
比較的大型で鉄を多く含む介在物以外にも、ジルコニウムの腐食の支配的因子となっている欠陥が存在すると思われる。次年度以降は試料の表面分析を重点的に行い、その因子を発見することを目的とする。熱処理や組成の調整により、欠陥の分布やサイズを変化させた試料も準備し、同様に腐食評価を行う。
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| Causes of Carryover |
研究推進の優先順位から、本年度導入予定であった分光測色計・色差計の導入を見送り、より安価な試料準備のための器具や電気化学測定システムの導入を先行したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
装置の有益性や費用対効果を十分に検討した上で、分光測色計・色差計を導入する。反復的な作業となった内容については、実験補助のアルバイトを雇用し、効率的な研究の遂行を目指す。
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Research Products
(4 results)
