ソフト溶液プロセスによる高機能セラミックス薄膜

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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。