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2009 Fiscal Year Annual Research Report

高強度・高弾力性を持つハイドロキシアパタイト/カーボンナノチューブ複合体の創製

Research Project

Project/Area Number 21760538
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐藤 義倫  Tohoku University, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (30374995)

Keywordsカーボンナノチューブ / ハイドロキシアパタイト / 高分散 / 放電プラズマ焼結法 / 高強度 / 高弾性 / 複合体 / 擬似体液
Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNTs)とセラミックスの複合材料の大きな問題点は、既成のセラミックスとCNTsを混合して複合材を作製するために、母材のセラミックス内のCNTsの不均一分散による「CNT凝集体とセラミックスの界面でのすべり」が生じ、CNTの機械強度が反映されないことである。この問題点を解決するために、それぞれ1本のナノチューブに均一に無機物質を担持させたものを焼結させるという概念を考えた。そこで、(1)1本1本にハイドロキシナノアパタイトを満遍なく担持させるために、フッ素化MWCNTに注目し、(2)ハイドロキシナノアパタイト/MWCNTを焼結するのに、放電プラズマ焼結法(sark plasma sintering ; SPS)に注目した。上記2つの特徴を組み合わせ、本研究では、1本1本のフッ化MWCNT表面にハイドロキシナノアパタイトを核成長させ、放電プラズマ焼結法により、圧力をかけながら熱処理を行うことにより、軽量でナノチューブの曲げ強度が生かされた生体骨に近い「ハイドロキシアパタイト/MWCNT複合体」を作製し、代替生体材料としての機能を探索することを目的とした。
21年度はCVD法で合成されたMWCNTをフッ素化し(フッ素化MWCNTs)、そのフッ素化MWCNTsをヒトの細胞外液に近いイオン濃度を持たせた擬似体液(simulated body fluids ; SBF)の中に分散させ、トリス緩衝剤(トリスヒドロキシメチルアミノメタン50mol/m^3と塩酸45mol/m^3)により、37℃、pH7.25付近で10日間攪拌させて、ハイドロキシナノアパタイトをフッ素化MWCNT表面に析出させることを試みた。しかし、SEMおよびTEM観察から、ハイドロキシナノアパタイトはフッ素化MWCNT表面に析出されなかった。一方、カルボキシル化MWCNTsの表面にはハイドロキシナノアパタイトが析出することが判明した。このハイドロキシナノアパタイトの析出の違いは、MWCNT表面の官能基の負電荷の極性の強さが原因と考えられる。電気陰性度の大きいフッ素はSBF内の陽イオンを引きつけることで、SBF中の陽イオン強度が減少し、ハイドロキシアパタイトを析出する条件が揃わなかったと考えられる。

  • Research Products

    (5 results)

All 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Characterization of Silver Nanoparticle-Decorated Single-Walled Carbon Nanotube Films2009

    • Author(s)
      Masaru Namura, Yoshinori Sato, Naoki Sashida, Shin-ichi Ogino, Kenichi Motomiya, Balachandran Jeyadevan, Kazuyuki Tohji
    • Journal Title

      Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures 17

      Pages: 587-599

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] カーボンナノチューブ-バイオインターフェース2009

    • Author(s)
      佐藤義倫、田路和幸、湯田坂雅子
    • Journal Title

      表面化学 30

      Pages: 202-206

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] カーボンナノチューブの毒性評価2009

    • Author(s)
      佐藤義倫、横山敦郎、田路和幸
    • Journal Title

      化学工業 60

      Pages: 57-63

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Osteoblast Growth on Multi-Walled Carbon Nanotubes with Different Diameter2009

    • Author(s)
      Yoshinori Sato, Sho Suzuki, Kenichi Motomiya, Atsuro Yokoyama, Kazuyuki Tohji
    • Organizer
      CNBMT09 : 2nd Carbon Nanotube Biology, Medicine & Toxicology
    • Place of Presentation
      北京、中国
    • Year and Date
      2009-06-20
  • [Book] 書籍「カーボンナノチューブの精製・前処理と分散・可溶化技術」の第5章"カーボンナノチューブの評価"の中の第6節"カーボンナノチューブの毒性評価"2009

    • Author(s)
      佐藤義倫*、横山敦郎、田路和幸
    • Total Pages
      445
    • Publisher
      技術情報協会

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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