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チタンの熱酸化を利用した光触媒アナターゼ皮膜形成とその生体適合性評価

研究課題

研究課題/領域番号 14J05125
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関東北大学

研究代表者

佐渡 翔太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードアナターゼ / 光触媒活性 / 抗菌性 / アナターゼ分率 / 可視光応答性
研究実績の概要

1.TiO2においては光照射下による抗菌性の発現が報告されている。JISR1702のガラス密着法を参考に評価手法を確立し、二段階熱酸化により作製したTiO2膜における抗菌性を評価した。暗所に静置した試料およびUVを照射したガラス基板(コントロール)と比較して、二段階熱酸化法によりCP Ti上に作製したアナターゼ含有TiO2膜では生菌数の減少、すなわち光誘起抗菌性が確認された。
2.光触媒活性の一つである有機物分解能の発生機構としてラジカル種の形成が報告されている。二段階熱酸化法により作製したTiO2膜も有機物分解能を示しており、ラジカル種が発生していると考えられる。東北大学歯学研究科と共同でTiO2膜への紫外光照射時に発生するラジカルを計測した。ESRによるラジカル計測手法を採用し、DMPO、DMSOを利用したスピントラップ法により、ヒドロキシラジカルおよびスーパーオキシドアニオンの検出を試みた。紫外光照射によるヒドロキシラジカルの発生は検出できたが、スーパーオキシドアニオンの検出には至っていない。
3.二段階熱酸化法においてはCOガスを用いた一段階目処理によりTiCを形成している。TiCを形成するための他の方法としてCH4ガスの利用が考えられる。純CH4ガス雰囲気中で1173 K以上の温度で熱処理することで、Ti表面にTiCが形成することが明らかとなった。さらにこの試料を大気中で熱処理することでアナターゼ含有TiO2皮膜を形成することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Ceramic coating of Ti and its alloys using dry processes for biomedical applications2016

    • 著者名/発表者名
      Ueda T., Kondo N., Sado S., Gokcekaya O., Ueda K., Ogasawara K. and Narushima T.
    • 雑誌名

      Interface Oral Health Science 2016: Innovative Research on Biosis & Abiosis Intelligent Interface

      巻: - ページ: 23-34

    • DOI

      10.1007/978-981-10-1560-1_2

    • ISBN
      9789811015595, 9789811015601
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TiO2 layers on Ti-Au alloy formed by two-step thermal oxidation and their photocatalytic activity in visible-light2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 185 ページ: 290-294

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2016.08.066

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation and evaluation of thermally-oxidized titania layers on commercially pure Ti2016

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima, N. Umetsu, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • 雑誌名

      Proceedings of Ti-2015: The 13th World Conference on Titanium

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ceramic coating of Ti and its alloys using dry processes for biomedical applications2016

    • 著者名/発表者名
      Takatoshi Ueda, Natsumi Kondo, Shota Sado, Ozkan Gokcekaya, Kyosuke Ueda, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • 雑誌名

      Interface Oral Health Science 2016: Innovative Research on Biosis-Abiosis Intelligent Interface

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of TiO2 layers on commercially pure Ti and Ti-Mo and Ti-Nb alloys by two-step thermal oxidation and their photocatalytic activity2015

    • 著者名/発表者名
      S. Sado, T. Ueda, K. Ueda and T. Narushima
    • 雑誌名

      Appl. Surf. Sci.

      巻: 357 ページ: 2198-2205

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2015.09.211

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of photocatalytic activity of the TiO2 layer formed on Ti by thermal oxidation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima, S. Sado, N. Kondo, K. Ueda, M. Kawano and K. Ogasawara
    • 雑誌名

      Interface Oral Health Science 2014

      巻: - ページ: 65-78

    • DOI

      10.1007/978-4-431-55192-8_6

    • ISBN
      9784431551256, 9784431551928
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] セラミックコーティングによる金属表面処理2015

    • 著者名/発表者名
      成島尚之、上田恭介、上田隆統志、佐渡翔太
    • 雑誌名

      歯科再生・修復医療と材料

      巻: - ページ: 175-185

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] チタンの熱酸化を利用した生体用表面処理2014

    • 著者名/発表者名
      成島尚之,上田恭介,佐渡翔太
    • 雑誌名

      Zairyo‐to‐Kankyo

      巻: 63 号: 5 ページ: 295-300

    • DOI

      10.3323/jcorr.63.295

    • NAID

      130004706028

    • ISSN
      0917-0480, 1881-9664
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visible-light driven photocatalytic and antibacterial properties of TiO2 layers formed on Ti-Au alloys2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Mokudai, H. Kanetaka, Y. Niwano, T. Narushima
    • 学会等名
      Japan-Russia Joint Seminar “Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure”
    • 発表場所
      Hotel Hananoyu, Sendai, Japan
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱酸化法によりTi-Au合金上に作製した可視光応答型TiO2膜の抗菌性評価2017

    • 著者名/発表者名
      上田 隆統志, 佐渡 翔太, 上田 恭介, 伊藤 甲雄, 小笠原 康悦, 成島 尚之
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期(第160回)大会
    • 発表場所
      首都大学東京、八王子
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ti合金上に作製した可視光応答型光触媒TiO2膜による抗菌性発現2017

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志, 佐渡翔太, 上田恭介, 成島尚之, 小笠原康悦, 伊藤甲雄, 金髙恭弘, 目代貴之, 庭野吉己
    • 学会等名
      学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 熱酸化法を用いたTi-Au合金上へのTiO2皮膜の作製および可視光応答型光触媒活性評価2016

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志, 佐渡翔太, 上田恭介, 成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)大会
    • 発表場所
      大阪大学、吹田
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic evaluation of thermally-oxidized titania layers formed on Ti-Au alloys2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on Biomaterials in Interface Science “Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2016
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface modification of Ti using bio-ceramic coating2016

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • 学会等名
      2nd Bone and Biomaterials Workshop
    • 発表場所
      Hotelli Inari, Inari, Finland
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and photocatalytic evaluation of TiO2 layer formed on Ti by two-step thermal oxidation2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sado, T. Ueda, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      Japan-Russia Joint Seminar “Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure”
    • 発表場所
      Hotel Hananoyu, Sendai
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visible light photocatalytic activities of TiO2 layers formed on Ti-Ag and Ti-Au alloys by thermal oxidation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      International symposium for ecotopia science 2015 (ISETS’15)
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation and evaluation of thermally-oxidized titania layer on Ti and Ti alloys2015

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • 学会等名
      Ti-2015: The 13th World Conference on Titanium
    • 発表場所
      Manchester Grand Hyatt, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二段階熱酸化法によりTi-AgおよびTi-Au合金表面に作製されたTiO2皮膜の可視光照射下における光触媒活性評価2015

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志,佐渡翔太,上田恭介,成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第156回春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場Ⅰキャンパス、東京
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 熱酸化法によりTi上に作製したTiO2皮膜特性に及ぼすNbの影響2014

    • 著者名/発表者名
      佐渡翔太,徳田洋介,上田恭介,成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス、名古屋
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 熱酸化法によりTi上に作製したTiO2皮膜の光触媒活性による抗菌性評価2014

    • 著者名/発表者名
      近藤なつ美,佐渡翔太,上田恭介,成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス、名古屋
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二段階熱酸化プロセスを利用した生体用チタンの表面処理2014

    • 著者名/発表者名
      成島尚之,佐渡翔太,近藤なつ美,上田恭介
    • 学会等名
      第181回腐食防食シンポジウム
    • 発表場所
      東京医科歯科大学、東京
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of TiO2 layer formed on Ti-Nb alloys by thermal oxidation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, Y. Tokuda, S. Sado, T. Narushima
    • 学会等名
      9th International Workshop on Biomaterials in Interface Science
    • 発表場所
      Royal Hotel, Zao
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 熱酸化法によりTi上に形成されるTiO2皮膜特性に及ぼすNbの影響2014

    • 著者名/発表者名
      上田恭介,徳田洋介,佐渡翔太,近藤なつ美,成島尚之
    • 学会等名
      軽金属学会第126回春期大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス、広島
    • 年月日
      2014-05-17 – 2014-05-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 光触媒機能性部材およびその製造方法2016

    • 発明者名
      成島尚之、他7名
    • 権利者名
      成島尚之、他7名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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