貝殻模倣素材の開発と物性評価

摘要

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倣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（パテライト）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，貝殻の構造を模倣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。