ソフト溶液プロセスによる高機能セラミックス薄膜

软溶液工艺生产的高性能陶瓷薄膜

基本信息

批准号：
06F06404
负责人：
吉村昌弘
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、環境調和型のセラミックス材料の作製法として提案されているソフト溶液プロセスによって、生体親和セラミックス、電磁気用フェライトなどの高機能薄膜を溶液中で直接作製する手法を開発するものである。この目的達成のため、金属ガラス基板を電気化学的に処理して表面にセラミックス膜を作製する。溶液の種類、温度、周波数など実験パラメーターを交差させて得られる薄膜の組成、構造特性を評価することにより、酸化物薄膜の生成機構を解明すると共に膜特性の高性能化を追及する。Ti,Zr基金属ガラスでは、表面にTiO_2,ZrO_2あるいはCaTiO_3などの生体親和性酸化物セラミクス膜を生成させる。また、Fe基金属ガラスでは、表面にFe_3O_4あるいは含水鉄酸化物を生成させて生体親和性を持たせる。さらにこれらを疑似体液中で保持したところ、ヒドロキシアパタイトの析出、コーティングが可能であることがわかった。すなわち金属ガラスの生体親和セラミックス膜コーティングを達成した。実例を示すと、鉄基金属ガラス[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>B_<0.2>Si_<0.05>]_<96>Nb_4およびFe_<76>Si_9P_5B_<10>を100℃以下の水熱電気化学処理を施すとHNO3および純水中では薄い平滑なアモルファス膜が形成されるだけであるのに対し、アルカリ性のNaOHあるいはNH_4OH水中ではスピネル形化合物のナノ粒子やナノ結晶が形成された。未処理のBMGや平滑なアモルファス膜は疑似体液中でもほとんど変化が生じないのに対して、スピネル形ナノ粒子やナノ結晶が形成された膜では、ヒドロキシアパタイトが析出することが確認された。

本研究旨在开发一种使用软溶液工艺在溶液中直接生产高性能薄膜（例如生物相容性陶瓷和电磁铁氧体）的方法，该方法已被提出作为一种生产环境友好型陶瓷材料的方法。为了实现这一目标，对金属玻璃基板进行电化学处理，在其表面形成陶瓷膜。通过评估溶液类型、温度和频率等交叉实验参数获得的薄膜的成分和结构特征，我们将阐明氧化物薄膜的形成机制，并寻求改善薄膜性能的表现。对于Ti、Zr基金属玻璃，其表面形成TiO_2、ZrO_2或CaTiO_3等生物相容性氧化物陶瓷膜。此外，Fe基金属玻璃表面生成Fe_3O_4或水合氧化铁，使其具有生物相容性。此外，当将它们保存在模拟体液中时，发现羟基磷灰石可以沉淀和涂层。换句话说，我们在金属玻璃上实现了生物相容性陶瓷膜涂层。举个例子，加热铁基金属玻璃[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>B_<0.2>Si_<0.05>]_<96>Nb_4和Fe_<76>Si_9P_5B_<10>在100℃以下的水热条件下。电化学处理导致在HNO3和纯水中形成薄而光滑的非晶态薄膜，而在碱性NaOH或NH_4OH水中形成尖晶石型化合物的纳米颗粒和纳米晶体。虽然未经处理的 BMG 和光滑的无定形薄膜即使在模拟体液中也几乎没有显示出任何变化，但已证实羟基磷灰石在薄膜中沉淀，并形成了尖晶石状纳米颗粒和纳米晶体。

项目成果

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专利数量（0）

Direct Fabrication of bioactive Ceramic Fiolm on Fe based Glass from Aqueous Solution

水溶液在铁基玻璃上直接制备生物活性陶瓷薄膜

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
J.V. Olmos;T. Kuri;K. Kitayama;HaiYan Xu;HaiYan Xu;HaiYan Xu
通讯作者：
HaiYan Xu

Deposition of Manganese Oxide thin Films at Low Temperature from Aqueous Solution

水溶液低温沉积氧化锰薄膜

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
J.V. Olmos;T. Kuri;K. Kitayama;HaiYan Xu
通讯作者：
HaiYan Xu

Fabrication of Bioactive Thin Film on Iron-based Glassy Alloy via Hydrothermal Processing for Ceramics

陶瓷水热处理铁基玻合金生物活性薄膜的制备

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
J.V. Olmos;T. Kuri;K. Kitayama;HaiYan Xu;HaiYan Xu
通讯作者：
HaiYan Xu

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吉村昌弘其他文献

Bioactivity of Titanium-based Builk Metallic Glass Surface via Hydrothermal Hot-pressing Treatment;

水热热压处理钛基金属玻璃表面的生物活性；

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
伯薫小野木;Takamasa Onoki;王新敏;Xin;S. L. Zhu;干川康人;Yasuto Hoshikawa;杉山直大;N. Sugiyama;赤尾勝;M. Akao;安田榮一;E. Yasuda;吉村昌弘;M. Yoshimura;井上明久;A. Inoue
通讯作者：
A. Inoue

Effects of Growing Integrated Layer (GIL) Formationon Bonding Behavior between Hydroxyapatite Ceramics and Ti-based Bulk Metallic Glasses via Hydrothermal Techniques

水热技术生长集成层（GIL）的形成对羟基磷灰石陶瓷与钛基大块金属玻璃之间的结合行为的影响

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
伯薫小野木;Takamasa Onoki;王新敏;X. Wang;S. L. Zhu;干川康人;Yasuto Hoshikawa;杉山直大;N. Sugiyama;赤尾勝;M. Akao;安田榮一;E. Yasuda;吉村昌弘;M. Yoshimura;井上明久;A. Inoue
通讯作者：
A. Inoue