| 研究課題/領域番号 |
25709064
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ジルコニウム / 腐食 / 生体材料 / 耐食性 |
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| 研究概要 |
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、このシステムの確立が必須となる。
初年度となる平成２５年度は、主にこの電気化学測定システムの構築と、良好な測定結果を得るための条件の最適化を行うこととした。また、この電気化学測定システムを用いて実験を行うにあたり、測定対象となる微小な欠陥部に対し、顕微鏡で位置決めを行う必要があるため、これらを明確に判別・可視化するための研磨、エッチング、およびスパッタ等の前処理を検討した。
この結果、Zr表面の微小領域における電気化学測定のための機材の準備や試料の表面処理についてのプロトコールを確立し、実際にZr表面に存在するいくつかの欠陥部、および欠陥の存在しない領域において測定を行った。市販の純Zr表面には局所的に鉄濃度の高い欠陥部が無数に存在していることが観察されたが、この欠陥部の大きさは、Zrの局部腐食発生には影響しないことがわかった。また、欠陥を含まない領域において、Zrは3V（Ag/AgCl電極基準）まで局部腐食発生を起こさず、本質的には耐局部腐食性が非常に高い金属であることが証明された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の計画では、初年度となる平成２５年度は、微小領域での測定を可能とする電気化学測定システムの構築と、良好な測定結果を得るための条件の最適化、および欠陥部を明確に判別するための試料作製を行うこととしていた。この結果、当初の計画通り、Zr表面の微小領域における電気化学測定のための機材の準備や試料の表面処理についてのプロトコールを確立することに成功した、また、このことに加え、実際にZr表面に存在する欠陥部および欠陥の存在しない領域において測定を行い、いくつかの重要な知見が得られたことから、次年度以降の計画目標の一部も達成された。
このことから、本年度の自己評価区分は、「当初の計画以上に進展している」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、今年度に引き続き、本課題で開発した新たな電気化学測定システムを用いた評価を継続する。また、本年度からは微小領域における測定結果の比較のため、従来のマクロ領域における耐食性の評価も行う。この測定では偶発的に露出した欠陥が支配的因子となるため、ばらつきを考慮した統計的解析を行う必要があり、同一条件で3～7回の繰り返し測定を行うこととする。また、今年度に導入した3D形状レーザー顕微鏡を用いて、ジルコニウムおよびジルコニウム合金表面の欠陥について、合金組成や熱処理、加工や表面処理による影響を詳細に分析することとする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
微小領域における電気化学測定についての備品（3次元形状走査型レーザー顕微鏡）に汎用性があり、他の科研費課題の効率的な推進に有用であることが見込まれたため、この科研費と共同して利用する設備とし、合算して購入したため。
電気化学的ではなく、光学的に腐食の程度を定量評価するための分光測色計・色差計の導入に使用する。また、25年度は未執行であった、実験補助のためのアルバイト雇用費にも計上し、効率的に研究を遂行する。
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