| 研究課題/領域番号 |
15H03016
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
謝 国強 東北大学, 多元物質科学研究所, 産学官連携研究員 (50422134)
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| 研究分担者 |
金高 弘恭 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50292222)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 金属ガラス / ポーラス材料 / 放電プラズマ焼結法 / 生体・医療材料 / 微細構造 / 強度 / ヤング率 / 気孔率 |
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| 研究実績の概要 |
金属材料を生体材料として実用化するためには、生物学的生体適合性及び力学的生体適合性（骨などの生体組織との力学的適合性）の両方の特性を兼備しなければならない。本研究では、生物学的生体適合性の高い無毒性・非アレルギー元素で構成されたTi基金属ガラス合金粉末を用い、放電プラズマ焼結（SPS）法により、人骨と同程度の低ヤング率を示す生体適合性の優れた高強度多孔質生体用金属材料を創製することを目的とする。放電プラズマ焼結法による、加圧力600 MPa、保持時間10 minに設定し、焼結温度623 K～717 Kを変化させ、焼結した直径15 mm、厚さ約6 mmのTi基金属ガラスバルク試料の組織と性能を評価した。焼結温度643 Kでの単一なTi-Zr-Cu-Pd-Sn金属ガラス粉末のSPS焼結体は、2060 MPaの超高強度の緻密なTi基金属ガラスSPS材ができた。この条件を用いて、Ti基金属ガラス粉末と塩粉の混合粉末を焼結し、ポーラス金属ガラス試料を作製した。微細組織の解析結果によるTi基金属ガラス粉末粒子間界面にネックの形成が認められ、ポアが試料中に均一に分布した。X線回折で解析した結果により、溶出塩相後のポーラス試料中に結晶質相は検出されなかった。試料の気孔率は塩粉の添加量によって制御することができ、気孔率を増大させることで、ポーラスTi基金属ガラスのヤング率が減少することができた。気孔率約30～50%のTi-Zr-Cu-Pd-Sn金属ガラスSPS材のヤング率は、人体骨と同じであることが示唆された。同じ気孔率の場合は、気孔サイズの減少による、ポーラス金属ガラスの強度が増加することが明らかになった。また、細胞増殖（7天）及び細胞分化（28天）評価結果、SPS焼結したTi-Zr-Cu-Pd-Sn金属ガラス試料は純Ti材とほぼ同程度でなることがわかった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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