強磁場中でスリップキャストすることにより,配向性アルミナ多孔体を作製し、NaとMgを含浸させ、1600_から_1700℃で加熱した。反応焼結により、配向したβアルミナが合成できた.この電気伝導度を測定し、配向方向により,伝導度異方性が認められた.

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疎水基と親水基比、および疎水基構造の異なるポリカルボン酸系の高分子分散剤を用い液中凝集状態の異なるアルミナ及び炭化珪素スラリーより鋳込み成形及びテープ成形を行い、成形体構造に及ぼす液中凝集状態の影響を観察した。均質な成形体を得るための分散剤構造設計指針が獲られた。

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　粒子とその集合体である成形体の構造を高次に制御することは、セラミックスを含む材料の信頼性向上と高機能化に不可欠である。そこで本講演では、ナノ粒子の持つ特異な性質を利用した新しいボンディングプロセスによる粒子構造制御技術と、その集合体である成形体の構造制御技術について紹介する。さらに、創製された粒子の機能化の実例と、ナノポ_-_ラス材料、複合多孔体材料などへの応用例についても紹介する。また、これらの紹介を行う中で、ナノ粒子、粉体プロセス技術基盤構築の重要性と国際的な展開についても若干の意見を述べる。

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キャピラリー電気泳動法はスラリー成分分析に対して多くのアドバンテージがある。しかしながら，粒子混合系試料に対する定量性の確認など，スラリー分析に関する知見はこれまでほとんど調べられていない。そこで本研究では，キャピラリー内へ進入可能な単粒子および凝集粒子と分散剤の混合系に対する，本法の定量性について検討した。

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近年、セラミックの成形法においてゲルキャスティング、酵素触媒反応を用いたその場成形法など、種々のダイレクトキャスティング法が提唱され注目を集めている。これらの成形法を実現するためには、濃厚でしかも良い流動性を持つ泥漿が必要である。これまでに我々はアルミナ泥漿に酢酸ジルコニウムを添加すると流動性が向上し、より濃厚化できることを報告した。本研究では、この分散安定に用いた酢酸ジルコニウムが最終的にアルミナ成形体、焼成体の性質に如何なる影響を与えるかを検討した。また、アルミナ成形体は尿素-ウレアーゼの酵素触媒反応によるその場成形法を用いて作製した。

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セラミックフォームは、一般に、その泡状の構造を得るために有機物が用いられ、焼成過程においてその有機物が燃焼・分解するためにCO₂が発生する。これまでに演者らは、製造時にCO₂がほとんど発生しない、環境に優しいシリカフォームの製造方法を確立しているが、シリカでは組成的に応用範囲が限られる。そこで、本研究ではこの低環境負荷型シリカフォームの作製方法を応用して、コージェライトフォームの作製を試みた。pH、温度、界面活性剤濃度によってゲル化時間を制御したシリカゾルに、組成がコージェライトとなるように各種酸化物粉末を混合し、これを機械的に泡立て、泡状の構造を保ったままゲル化させた。この乾燥体を焼成したところ、泡状の構造を維持したコージェライトフォームが得られた。

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アルミナとジルコニア，それぞれの押出成形体を順序良く束ねたものを，直径を約1/6に絞って同時に押出した．得られた成形体を再度束ねて同時押出を繰り返すことにより，微細なスケールで一方向に第2相が配列した微構造を持つアルミナ／ジルコニア複合材を作製した．押出の繰り返しに伴い第2相の繊維の数は増加し，直径は減少した． 3回の繰り返し押出しにより，直径20ミクロンの繊維状の組織を持つ複合材が得られ，クラックが存在しなかった．細い繊維状の第2相を母相に導入することで単味のアルミナや単味のジルコニアに比べて破壊靭性値が向上した．焼結温度や押出の繰り返し数が複合材の微構造に及ぼす影響および，得られた複合材の機械的性質に及ぼす影響を調べた．

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著者らは繊維状の気孔形成材をアルミナ坏土に添加し、押出成形によって気孔形成材のみを選択配向させ、これを燃焼除去することによって配向気孔を有する多孔質アルミナが作製できることを示した。坏土内の有機繊維の分散状態が得られる多孔体の微構造に大きく影響を与えることがわかった。そこで本研究では、適切な出発原料の選定と有機成形助剤の種類および添加量が坏土に及ぼす影響を調査した。アルミナ単味では、分散剤と結合剤にはポリガルボン酸塩とメチルセルロースが適していた。また、添加する繊維としてはナイロン66が適していることがわかった。得られた成形体は、試料表面のみでなく内部でも繊維が押出方向に配向していることがわかった。

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セラミックス製造工程での無機バインダ_-_の使用は、有機質バインダ_-_使用時に伴う脱バインダ_-_工程での諸問題を解消できる可能性を持つ。本発表では、無機バインダ_-_の一つである水硬性アルミナを使用したセラミックス製造に関し、その成形体特性、焼成過程でのセラミックス化に伴う微構造制御、及びプロセス全体における低環境負荷の観点から報告する。

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AlNの誘電損失特性に及ぼすものとしてExrinsic lossがある。そこでExtrinsic lossの内、N空孔を減らすことを目的に焼結スケジュールの中に焼鈍過程を加えた。種々の焼鈍スケジュールと誘電損失特性との関係について比較検討した。

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Li添加により合成した直接窒化AlN粉末の焼結挙動を調査した．Li/Al比が0.5%となる割合でAl粉末とLi塩を乾式混合し，窒素ガス雰囲気で600℃１時間の熱処理することで単相のAlN粉末を得た．この粉末をアセトン中で0_から_4mass%となるY2O3と湿式混合し，CIP成型した．成型体を窒素雰囲気下，1500_から_1800℃で焼成した．得られた試料を種々の方法でキャラクタリゼーションした．各試料の主相はAlN相であった．焼成試料の密度は1600℃で急激に増加し，0.8mass%のY2O3添加試料で相対密度96%となった．この試料のLi2O量は0.7mass%であり，少ない助剤量での高密度化が達成できた．これは原料段階でのLi相の均質な存在が液相生成を容易にしたためと考えられる．

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本研究では、出発物質をB-C混合粉末として、炭化ホウ素の緻密化を試みた。その結果、一般市販B₄C粉末が焼結を開始する1750℃より約150℃低温で焼結が開始した。B-C混合粉末は約1300℃において炭化ホウ素になるが、この温度では結晶構造が不完全であり、粉末X線構造解析結果より積層無秩序構造を有していると考えられた。積層無秩序構造と焼結挙動の関係はSiC 系にて研究されている。メカニカルアロイング法にて作製したSiC 粉末が有する一次元積層無秩序構造の秩序化が、原子の拡散が焼結・緻密化を低温で促進することが提唱されている。本研究の場合も、焼結開始温度の低下は同様の機構に起因することが示唆された。

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放電プラズマ焼結（Spark Plasma sintering method : SPS法）を用いたTemplated Grain Growth（TGG）法により構造異方性の高いBi₄Ti₃O₁₂セラミックスの作成を行った。前駆粉体はチタンアルコキシド、酸化ビスマスを硝酸に溶解混合し、アンモニアでpHを調整することで沈殿物を得、これを加熱することでアモルファス粉体を得た。このアモルファス粉体をNaCl、KClと混合し、フラックス法により板状Bi₄Ti₃O₁₂結晶を合成した。得られた結晶は高いアスペクト比(厚さ0.2μm、直径1〜8μm)を持つものであった。この種結晶とアモルファス粉体を所定量混合し、放電プラズマ焼結法により焼結を行った。焼結条件は800℃、10分とし、加圧力は26MPaとした。さらに焼結試料を後熱処理することで試料とした。TGG法により作成した試料は配向度（Lotgering法による算出）62%という高い配向性を示し、密度は低温、短時間の焼成にもかかわらず理論密度の88%を示した。

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核熱を利用した水素製造プラントにおける耐食構造機器用の高性能セラミックスの接合を実施している。本研究では、高強度SiC及びSi3N4の接合試験ならびに接合材の熱的・機械的特性に関する報告を行なう。

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高強度、高流動コンクリートの製造において、高分子系分散剤が広範に利用されており、必要不可欠な材料となっている。このような高分子系分散剤は優れた減水性、分散性、成形性を有しており、環境負荷低減を目的としたセラミックス-水系スラリーの新しい分散剤としても注目されている。他の無機粉体への成形への応用範囲も広いものであると考えられる。しかし、このような高分子系分散剤を添加したセメントペーストについて、微量成分の影響によって流動性が低下するなど、その流動性制御が難しいことが指摘されている。本報告では、高分子系分散剤のセメント・コンクリート分野での利用における諸問題について検討した。

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多成分系セラミックスが様々な分野で応用されている。最適な多成分系セラミックスを作製するためには、スラリー中混合粒子の分散状態を把握することが重要となる。本研究ではその場固化を用いて成形体を観察し、ゼータ電位、粘度測定結果とともに水系混合スラリー中へテロ凝集の挙動について検討した。

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一般的にセラミックスは絶縁体であるが、導電性を付加することで放電加工や電磁波シールドとしての応用が見込まれ、新しい用途への展開が期待できる。ゲルキャスティング法はポリマー重合反応を利用した3次元ネットワーク構造を形成する成形法である。そこで本研究ではゲルネットワークを有する成形体を利用した導電性セラミックスの作製を試みた。アルミナスラリーをゲルキャスティング法により成形し、還元雰囲気で焼成を行うことで、ポリマーを炭素化し導電性アルミナを得た。導電性アルミナの電気伝導メカニズムについて調査した。また得られた導電体の電気特性、構造解析、微構造観察を行った。

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Growth of MFI zeolite membranes on porous alfa-alumina substrates precoated with and without mesoporous silica sublayer was performed by in situ crystallization, with the focus on the investigation of the membrane orientation evolution. Continuous b-oriented MFI membrane can be prepared on the mesoporous silica sublayer coated substrate. After a long growth period secondary nucleation taking place in the bulk reaction solution results in randomly oriented membrane with overgrowth behavior. Discrete b-oriented crystals are deposited on the uncoated alfa-alumina substrate at the initial stages. As the crystallization proceeds, a membrane with a randomly oriented and eventually [hoh]-oriented top layer can be obtained. The chemistry property and the surface smoothness of the substrates are suggested to have significant effects on the membrane orientation during growth process.

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多孔質セラミックス材料は、耐熱性、耐食性などが優れていることから、フィルターや触媒担体など環境分野において広く用いられている。本研究では、セラミックスに対して造孔剤としてPMMA粉末を加え、遠心モールド法により厚さ方向に気孔量の傾斜した中空円筒多孔体を作製する。遠心モールド法では、両粉末の密度差により造孔剤の分布を傾斜させることができ、密度の低いPMMA粉末が内側に多く分布するような多孔質材料が作製できる。このことにより円筒の内側では高い集塵性を持たせることが可能となる。遠心モールド法により作製した試験片の気孔分布状態の評価を行い、空気透過率、強度に及ぼす影響を考察する。

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液中音響波（超音波）を液体の自由表面に集束させるとその放射圧により、ノズルのない構造において液滴噴霧が可能である。本研究ではこの音響波集束ビーム技術に着目し、セラミックス粉体の液中分散技術と組み合わせることによって、インクジェット成形技術の開発を試みている。今回は、試作した液滴噴霧装置、並びにスラリー特性と液滴噴霧の関係等について報告する。

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Perovskite 0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06BaTiO3 is one of the most important candidates for lead-free piezoelectric ceramics. But the properties are still big lower than PZT ceramics after several years study due to its intrinsic structure. In the present work, we will introduce the experimental results on preparation of grain-oriented 0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06BaTiO3-based ceramics by magnetic alignment techniques. The synthesis of modified single crystalline ceramic particles, slip-casting in high magnetic field and resulted microstructure will be described.

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Green bodies with a dense and uniform packing can be obtained from colloidally-stable suspensions. This enables fabrication of dense ceramics at lowder sintering temperatures using nano ceramic powders. In this study, dispersition of nano ZrO2 powders (75nm) was performed as a function of PEI content (0 to 4 wt%) and pH. Surface electrical properties were determined from zeta potential measurements. It was found that isoelectric point increases ffrom pH7 (0 wt% PEI) to pH10.5 (4 wt% PEI). Suspensions were prepared as a function of PEI and pH. The suspensions were characterized for stability by sedimentation kinetic, particle size distribution, zeta-potential and TG-DT.

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セラミックスナノ粒子は、セラミックス前駆体を原料としてシングルサイズの径から20nm程度の径を有し水に分散可能なジルコニアナノ粒子を合成した。ナノ粒子を成形するために、サブミクロンサイズ径の有機球表面上にナノ粒子を粒子の表面電荷の違いにより均一に被覆しサブミクロンサイズの被覆粒子を合成した。本方法で製造した被覆粒子はセラミックスの成形方法である鋳込成形、遠心成形に適応可能なサブミクロン以上の粒子径を有し、その被覆粒子を成形することによりナノ粒子を成形することが可能であった。

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無機材料の低環境負荷型プロセスに対する興味から、我々は生体内で無機結晶が合成されるプロセス（生体鉱化作用）のメカニズムに注目した。生体鉱化作用の反応は全て常温で進行するため、熱エネルギー投入を必要としない。生体内ポリマーが無機結晶形成の場となる有機マトリックスとして作用し、その内部で結晶核形成・物質拡散が制御され、結晶成長制御がなされている。リン酸カルシウム結晶は、しばしばナノ粒子の状態で生体硬組織内部に見られる材料で、薬剤、生体材料、有害物質の固定用材料等として高付加価値材料に成り得る。有機分子の相分離によって生じる微細構造に、生体鉱化作用における有機マトリックスの働きを担わせることで、全く加熱することなくリン酸カルシウムナノ結晶を合成することを試みた。

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　繊維強化セラミックスの破壊挙動に関する数学的な解析を行った．まず，繊維強化セラミックスを引張り試験した時に観察される多重マトリックスき裂の発生位置に関する空間分布について確率論を用いて解析し，発生位置の分布関数を導出した．次に，マトリックスき裂が発生した後に観察される界面剥離・繊維破断・繊維引き抜きの過程に対して，これら微視的破壊過程のエネルギー論と破壊位置の確率論を用いて，繊維強化セラミックスが最終破断に至るまでに散逸される全エネルギーの期待値を算出できる式を定式化した．

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炭素繊維/フラン樹脂系炭素複合材料を5水準の熱処理温度で作製した．これらを，片側切り欠きを持つSEVNB試験片に加工し，3点曲げ試験を行うことにより，引張り破壊モードのwork-of-fractureを測定した．また，炭素繊維の半径，ヤング率および強度分布，繊維/マトリックス界面摩擦応力，界面剥離亀裂生成エネルギーなどの材料パラメータを，別途，測定し，それらを用いて引張り破壊仕事の理論値を算出した．得られた理論値と実験値を比較した結果，理論値はオーダーで実験値と一致しており，実験値の熱処理温度依存性の傾向をほぼ再現することができた．

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In precision engineering and electronics industry, the requirements in component specifications become increasingly stringent, which require the surfaces of products or devices with multiple functionalities. Recent technology progresses include duplex or multiple processes and hybrid material structures, which combine two or more different coating process technologies and/or incorporate two or more selected materials or phases to achieve a combination of required coating properties such as high hardness and toughness, low friction and wear coefficients, thermal and chemical stability and other functions. In this presentation, nano-phased hybrid multi-functional coating systems are reviewed. Case studies are reported using physical and chemical vapour deposition, sol-gel, anodising, electro-chemical and spray processes, respectively. The coating design concept, process combination and the product functionalities are discussed.

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電子部品の超小型化・高機能化に伴い、材料の金属微粒子に求められる特性も多岐に渡ってきており、そのため従来の単一組成の微粒子やそれらの混合微粒子では特性を満足できない場合が増えている。そこで、電子材料への多様化するニーズに応えるため、合金微粒子や酸化物との複合微粒子などハイブリッド材料の開発が重要となっている。また、粒子サイズのナノスケール化や組成の複合化に伴い、合成プロセスの分野にも従来製法のメリットを組み合わせて新製法を創造しようという動きが活発になっている。そこで、今回は噴霧熱分解法およびその発展形を用いた各種金属系微粒子の合成および応用について述べる。

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カーボンナノチューブ（CNTs）は、種々の方法で合成されているが、よりエネルギー変換効率の高い合成方法の開発が望まれている。我々はエネルギー変換効率の高いパルス細線放電法を用いて炭素繊維を放電させることによりCNTsの合成に成功した。このとき、電極金属の蒸発により発生した金属超微粒子がCNTs成長の触媒として働いていたが、この金属触媒の粒径および量の制御を行えなかった。本研究では、ニッケル細線を放電させ、量や粒径を制御したニッケル超微粒子触媒を作製し、その直後に炭素繊維を放電させることによりCNTsの合成を行った。この結果、CNTsの合成が可能なことが判明した。

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パルス細線放電法は金属細線にパルス大電流を流し、ジュール熱により急速加熱して気化させ、不活性ガスで急冷して超微粒子を作製する方法である。遷移金属超微粒子は大気中で容易に酸化するため、長期保存や取り扱いが難しく、耐酸化処理が必要となる。これまでの研究で、本方法による耐酸化被膜を有するNi, Cu等の超微粒子作製に成功している。本研究では、以前と金属／有機物の組み合わせの異なる有機物被覆金属超微粒子作製を試みた。作製した超微粒子の構造・物性は粉末X線回折、電子顕微鏡観察、熱分析及び赤外吸収スペクトル等により評価した。当日はこれらの結果を発表する予定である。

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超微粒子の生成にはCVDやPVD、共沈法などがある。これらの方法は加熱時のエネルギー変換効率が低いという問題がある。これに対しパルス細線放電法は加熱時のエネルギー変換効率が高いという利点がある。我々はこのパルス細線放電法により超微粒子の生成を行ってきたが、現在使用している装置は超微粒子の大量合成には適していなかった。そこで我々は超微粒子大量合成装置の開発を行った。この装置を試作したところ、放電ノイズによる影響で誤動作が発生したため、ローパスフィルタを使って誤動作の抑制に成功した。この結果、短絡試験において、5kVの充電電圧で充放電と細線供給の繰り返しを20[回/分]行うことに成功した。

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　我々はこれまで層状物質をソフト化学的に単層剥離することで酸化チタン、酸化マンガンなどの機能性酸化物セラミックスを厚さ１ｎｍ前後のナノシートとして合成してきた。このナノシートは電荷を持った一種のコロイドとして液媒体中に分散した形で得られるため、様々なプロセッシングを用いてナノレベルで集積化したり、異種物質と複合化することができる。講演ではナノシートを自己組織化的に液相から吸着させることによるナノ薄膜のレイヤーバイレイヤー構築や、フロキュレーションにより再凝集させることによる多孔体や電極材料の誘導などナノハイブリッドマテリアル創製の最近の成果について紹介する。

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ゾルーゲル法によりハフニアー有機複合膜をガラス基板上に作製し、その構造および性質を調べた。水系で作製したハフニアゾルに、アクリル酸（AA）をHf1モルに対して2から150モル加えてハフニアーAA複合ゾルを得た。このゾルをガラス基板上に塗布し紫外線を照射して複合膜を作製した。膜の構造はアモルファスであった。複合膜の水に対する接触角は約90°となり、ハフニア薄膜と同様の撥水性を示した。特に、AAの添加量が多い膜においても撥水性を示した。ついで、エタノール溶媒中で作製したハフニアゾルにメタクリル酸メチル（MMA）を添加して、上と同様にしてハフニアーMMA複合膜を作製した。この複合膜もMMAの添加量が多くなっても撥水性を示した。

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プラスチック基板上へのハフニアハードコート膜の作製を目的として、ポリカーボネート（PC）基板上へハフニアー有機複合膜を作製した。水系で作製したハフニアゾルに、アクリル酸およびシランカップリング剤を添加してハフニアー有機複合ゾルを得た。プラズマ照射したPC基板に複合ゾルを塗布し、ついで紫外線を照射してハフニアー有機複合膜を作製した（単層膜）。また、下地層が形成されたPC基板上に、同様にしてハフニアー有機複合膜を作製した（2層膜）。単層膜および2層膜は、スピンナー法やスプレー法で良好な塗布性を示し、透明で均一な膜が得られた。布地を用いた耐摩耗試験では、単層膜および2層膜共に良好な耐摩耗性を示した。

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ハードコートは表面改質の手法の一種であり、ポリカーボネートなどの基材の軽量性、加工性、透明性を損うことなく、表面の硬度を上げ損傷を受け難くする。近年、OA・情報機器分野における透明樹脂基板フィルムにおけるハードコートの重要性が増してきている。ここで必要不可欠な特性としては硬度、透明性はもちろん、柔軟性、密着性が重要となってくる。さらに、帯電防止性などの機能性を付加することも課題の一つである。本研究では、ゾルゲル法により作製した有機-無機ハイブリッド体による帯電防止ハードコート剤の開発を目的とする。

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アミノ基を含む有機化合物とアセトンの混合溶液をコーティングすることによってPET表面に特殊なシリカ膜を作った。この膜はアミノ基によってＰＥＴ樹脂表面と強固に結びつき、UV照射により表面が優れた親水性になった。表面上にディップコーティングによる得られた水ガラス薄膜が優れたガスバリア特性を示した。

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ZnOは半導性、光半導性などの性質を持っており、また蛍光体としても注目されている物質である。蛍光体デバイスなど様々なデバイスへの応用を目的としたZnO薄膜の簡便で低環境負荷な新たな調製法の開発が重要な研究課題である。我々はパターン化した自己組織膜をテンプレートとして用いてSi基板上にZｎOを水溶液から直接パターニングしたことについて報告してきた。今回はZnイオンを含む溶液にAl配線パターンが施されているガラス基板を浸すことによって、Al上のみにZnO薄膜を選択的に析出させることに成功した。またこのZnO薄膜の蛍光特性について評価した。

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水溶液からの無電界析出法によって酸化亜鉛が析出する過程について考察した。また、表面官能基をパターン化した自己組織膜をテンプレートに用い、Pd触媒を選択付着させ、酸化亜鉛のパターニングを行った。このパターン析出過程について述べる。

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ゾル_-_ゲル法による微粒子の作製と電気泳動電着法による膜の作製を組み合わせたゾル_-_ゲル電気泳動電着法は、基板上に厚膜を作製するための有用な手段である。この方法で作製したフェニルシルセスキオキサン厚膜は電気泳動電着した直後は膜中の微粒子による光散乱のため不透明であるが、熱処理すると微粒子同士の軟化融着が起こり、最終的に透明な厚膜になる。本研究では、ゾル_-_ゲル電気泳動電着法において、撥水_-_親水パターンを形成したITO基板を電極として用い、親水部のみにフェニルシルセスキオキサン厚膜を作製することを試みた。その結果、熱処理後、親水部のみに膨らみ形状を有するフェニルシルセスキオキサン透明微細パターンを作製することができた。

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ナフィオン膜を用いた直接メタノール型燃料電池(DMFC)の開発が各方面で盛んに行われている．ナフィオンは室温付近で高いプロトン伝導性を示し，化学的/電気化学的安定性に優れる．しかしDMFCへの応用を考えた場合，膜の膨潤によるメタノールの透過(クロスオーバー)が問題である．ナフィオン膜内に無機材料の前駆体を導入し，膜内部で加水分解瘴d合させることにより，ナフィオン膜を無機材料(TiO2-SiO2-P2O5)で強化したハイブリッド電解質膜を作製した．無機材料の導入量に注目して，ハイブリッド膜の膨潤やプロトン伝導性について考察する．

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シリコンアルコキシド、ポリリン酸と有機高分子を用いて柔軟性を有する無加湿作動型有機-無機ナノハイブリッド固体電解質膜をゾル-ゲル法を用いて作製した。作製した膜は、有機高分子とのナノハイブリッド化により柔軟であり、無加湿下でも比較的高いプロトン導電性(10^-4_から_10^-3 S/cm）を示した。この特性は、無機成分としてのポリリン酸が導電性を示し、ハイブリッド化に用いられた有機高分子が柔軟性を付与したためと考えられる。

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導電性に優れている導電性炭素繊維の表面に電極活物質を薄く担持させることによって、導電性、反応表面積、拡散距離を改善した複合体電極を用いて、リチウムイオン二次電池の高速充放電化を行った。複合体は、酸化バナジウムゾルと炭素繊維を均一に分散させた混合液を乾燥させることによって作製した。複合電極は、80A/gという非常に高い電流密度に於いても286mAh/gの高容量を示し、これは、全容量の75%程度を確保している結果となった。導電性炭素繊維を用いたことにより導電性が向上したこと、および、活物質の反応表面積増大やリチウム拡散距離の低減により、高速充放電が可能となった。

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ナノサイズの無機フィラーを用いることにより、天然骨に類似した力学的特性と生体活性を有する無機_-_有機複合体からなる人工骨の開発を試みた。まず無機成分としては、アナタース型酸化チタン(TiO₂)に着目した。このTiO₂)は、既に骨と自然に結合することが明らかにされており、非常に高い生体活性能を有している。そのため、このナノ粒子を用いることで、同じ充填量でもTiO₂)の比表面積を大きく増大させ、高い生体活性を有する複合体が得られると期待される。また、このTiO₂)は、既存の人工骨で使用されている焼結水酸アパタイトと比べて高い力学的強度を有しているため、このナノ粒子を用いることにより高充填化・高強度化が可能となり、既存の複合体より高い強度を有し、生体骨に類似した力学的強度を有する複合体が得られると期待される。一方、有機成分としては、高密度ポリエチレン(HDPE)に着目した。ここでポリエチレンは、既にHAPEX^®にも使用されており、また人工股関節のカップ等の生体材料としても使用されている実績のある材料である。さらに、HDPEは優れた切削性と高い伸張性を有しているため、これを用いることにより、患部形状に合わせて手術現場で容易に加工を行える複合体が得られると期待される。そこで本研究では、HDPEと骨結合能を有するナノサイズのTiO₂)を用いてTiO₂)/HDPE複合体の作製を試みた。ここでは、TiO₂)とHDPEの混練方法、複合体の作製方法、アパタイト形成能、力学的特性の結果を紹介し、得られた複合体の特徴について述べる。

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ヒドロキシアパタイトは，優れた生体親和性および優れた吸着特性を有する．吸着特性の向上を目的に，出発原料として水酸化カルシウムとリン酸，ならびにSi，Al，ZrおよびTiのアルコキシドを用い，湿式法にて金属酸化物複合型ヒドロキシアパタイト粉末を作製した．作製したアパタイト粉末に対する窒素，水蒸気及び有機系ガスの吸着性能を評価し，金属酸化物複合の効果について検討した．

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環境浄化を目的に，改良型ハイブリッド粘土の合成を試みた．特にハイドロタルサイトのハイブリッド化をソフトケミカル的手法を用いて試みた．得られた試料により重金属除去を行い，良好な結果が得られた．

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トリエトキシシリル基を有するクマリンによる、ゼオライトLの細孔入口の選択的化学修飾について検討した。そのクマリンのジクロロメタン溶液中に、脱水処理したゼオライトL粒子を分散すると、その分子は、クマリン部位をゼオライト細孔の内側に向けて、細孔入口のみに選択的に吸着した。吸着後、そのコンポジット粒子をトルエン中で加熱処理すると、エトキシシリル基とゼオライト細孔入口のシラノール基の間での縮合反応により、シロキサン結合が形成した。その選択的化学修飾は、クマリンを光励起したときの蛍光が、ゼオライト細孔入口部分でのみ観察されることにより、確認した。

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単分散シリカナノ粒子表面に優れた光触媒特性や超親水性などの特徴をもつチタニアのナノコーティングを行った。単分散シリカナノ粒子にナノコーティングを行ったことにより、機能性の単分散ハイブリッドナノ粒子を得ることに成功した。また、光触媒特性を調査したところ市販のチタニア粒子とは異なった特性が得られた。

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層状結晶CaSi₂は代表的なZintl相の１つで、形式電荷はCa²⁺(Si^-)₂で表される。ここで、Si^-はV族元素のリンと等電子構造となり、ヒ素や黒リンと類似の層状網目を形成する。その層間にCa原子層がサンドイッチされており、ダイヤモンド構造のSiの(111)面の間にCa原子層が挿入された層状結晶である。本研究では、CaSi₂から層状ポリシランSi₆H₆を誘導し、これをアニオン性界面活性剤水溶液中で単層に剥離することを検討した。その結果、Si₆H₆は剥離と同時にシリコン骨格が酸化され、厚さ0.7nmのシリカナノシートが得られることを見出した。更に、得られたナノシートが蛍光を生じることも見出した。

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チタニアおよびシリカの混合ゾルを用い、混合ゾル懸濁液の乾燥法によりチタニア‐シリカハイブリッド繊維の調製を試みた。繊維幅が数十ミクロンのチタニア‐シリカハイブリッド繊維が作製できた。チタニアゾル‐シリカゾルの混合割合、懸濁液濃度、熱処理温度などの合成条件が繊維生成と繊維の性質に及ぼす影響を調べた。また、得られた繊維による窒素酸化物の分解を測定することによっての光触媒能を調べた。得られた繊維はチタニアとシリカのナノ粒子から成る。チタニア‐シリカハイブリッド繊維では熱処理によるアナターゼールチル転移が抑制される。また、シリカとのハイブリッド化によりチタニア繊維の強度と光触媒能は増大した。

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複合材料のマクロ設計方法を、シミュレーションを用いて詳細に検討した。

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