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貝殻模倣素材の開発と物性評価

机译：模拟壳材料的开发和物理性能评估

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摘要

Since the hardness and toughness of natural nacre are determined by hierarchical microstructures with However, because the fabrication of such films has so far been quite limited, their mechanical properties have not been reported to a significant extent. To address this, free-standing calcite thin films were prepared through repeated cycles of layer-by-layer deposition of vaterite precursor composite particles with organic polymers, followed by a phase transition to calcite. The vaterite precursor composite particles were obtained by using a carboxylate-terminated poly (amidoamine) (PAMAM)-type T_8-caged silsesquioxane-core dendrimer (POSS-(COOH)_(16)) or an octacarboxy-termlnated T_8-caged silsesquioxane (POSS- (COOH)_8). Incubation of the vaterite composite particles in distilled water for 3 days led to complete phase transition to calcite. Calcite thin films were obtained on a glass substrate pre-coated with a poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) layer or a multilayer of PDDA with poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) through repeated cycles of layer-by-layer deposition of the vaterite particles, followed by a phase transition to calcite. Free-standing calcite thin films were obtained through repeated cycles of this process after PDDA and PSS were coated on the surface of the calcite thin films. In this way, six distinct calcite thin film types were produced, with subsequent three-point bending tests revealing that all exhibit elastic bending prior to fracture.%バイオミネラルは生物が穏和な条件下で生み出す有機無機複合体であり，貝殻は炭酸カルシウム(CaCO_3)と有機物のナノレベルで三次元的に高度な組織化構造を有する。生物は有機物を巧みに利用しながらCaCO_3の数段階の結晶相転移を経ることで，その複雑な形状を構築していると考えられている。バイオミネラルが示す高機能特性はこのような複雑な構造に由来しており，これらの生成機構に做うことで環境低負荷の新規高機能・高性能材料の創製が期待されている。本研究では，貝殻模倣材料の創製を目的とし，炭酸カルシウム複合薄膜の作製を検討した。準安定相CaCO_3(バテライト)微粒子を基板上に積層化し，相転移させることで安定相CaCO_3(カルサイト)薄膜を得るという操作を繰り返すことで，貝殻の構造を模做したカルサイト自立薄膜を得ることに成功した。得られた自立薄膜の力学特性を評価したところ，イワガキの真珠層と同程度の曲げ強度を持つことが示された。
机译：由于天然珍珠母的硬度和韧性是由层状微结构决定的。然而，由于迄今为止这种膜的制造受到很大的限制，因此尚未在很大程度上报道其机械性能。为了解决这个问题，通过重复步骤将球ate石前体复合颗粒与有机聚合物进行逐层沉积，然后相转变为方解石，从而制备了方解石薄膜。球ate石前驱体复合颗粒是通过使用羧酸酯封端的聚（酰胺基胺）（PAMAM）型T_8笼形倍半硅氧烷核心树状聚合物（POSS-（COOH）_（16））或八羧基端基的T_8笼形倍半硅氧烷（ POSS-（COOH）_8）。将球ate石复合颗粒在蒸馏水中孵育3天，导致完全转变为方解石。方解石薄膜是通过在玻璃基板上预涂了聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）层或带有聚（4-苯乙烯磺酸钠）（PSS）的PDDA多层膜而得到的，该过程是通过反复的逐层沉积来完成的。球ate石颗粒，然后相转变为方解石。在将PDDA和PSS涂覆在方解石薄膜的表面上之后，通过该过程的重复循环获得自立方解石薄膜。这样，就产生了六种不同的方解石薄膜类型，随后的三点弯曲试验表明，它们均在断裂前表现出弹性弯曲。％バイオミネラルは生物は和な条件下で生み出す有机无机复合体であり，贝壳は炭酸カルシウム（CaCO_3）と有机物のナノレベルで三次元的に高度な组织化构造を有する。生物は有机物を巧みに利用しながらCaCO_3の数段阶の结晶相転移を経ることで，その复雑な形状バイオミネラルルが示す高机能特性はこのような复雑な构造に由来しており，これらの生成机构に做うことで环境低负荷の新规高机能・高效本研究では，贝壳模仿材料の创制を目的とし，炭酸カルシウム复合薄膜の作制を検讨した。ことで安定相CaCO_3（カルサイト）薄膜を得るという操作を缲り返すことで，贝壳の构造を模做したカルサイト自立薄膜を得ることに成功した。得られた自立薄膜の力学特性を评価したところ，イワガキの真珠层と同程度の曲げ强度を持つことが示された。

著录项

  • 来源
    《島津評論》 |2016年第2期|67-75|共9页
  • 作者

    中　建介; 中村志穂; 宮内咲奈; 西村　司; 武内誠治;

  • 作者单位

    京都工芸繊維大学大学院　工芸科学研究科;

    京都工芸繊維大学大学院　工芸科学研究科;

    京都工芸繊維大学大学院　工芸科学研究科;

    分析計測事業部　グローバルアプリケーション開発センター;

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