JP2021004168A - 結晶配向アパタイト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトの製造方法及びケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトを用いた酸化物イオン伝導体又は固体電解質を提供することである。【解決手段】ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトであり、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、不均一に分布していることを特徴とするケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト、又はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、不均一に分布していることを特徴とするケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトである。【選択図】図３

Description

本発明は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト、及びその製造方法に関する。さらには、このようなケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトを用いた酸化物イオン伝導体及び固体電解質に関する。

アパタイト型の結晶構造を有する希土類ケイ酸塩は、特許文献１および特許文献２において５００〜７００℃程度の中温度領域であっても比較的優れた酸化物イオン伝導性を示すことが報告されている。このようなアパタイト型化合物からなる酸化物イオン伝導体を固体酸化物形燃料電池の電解質とした場合、イットリア安定化ジルコニアやスカンジナドープドセリア、ランタンガレート系酸化物を電解質とする燃料電池に比べて運転温度を低温にすることができ、加熱に要するエネルギー等を省力化することができるという利点がある。

一方、アパタイト型化合物が有する酸化物イオン伝導特性は、特許文献３および非特許文献１において、ベルヌーイ法やチョコラルスキー法等にて作製された単結晶から、ｃ軸に沿う平行方向に延在する箇所と、ｃ軸に対して直交方向に延在する箇所から切り出した試料の酸化物イオン伝導度を比較すると、ｃ軸に沿う平行方向に延在する箇所から切り出した試料の方が優れているという報告があり、酸化物イオン伝導度はｃ軸方向に沿う平行方向が高い。そのため、アパタイト型化合物が有する酸化物イオン伝導特性を最大限に発揮させるためには、ｃ軸方向が揃った結晶配向アパタイトを作製して、この結晶配向アパタイトを酸化物イオン伝導体又は固体電解質として用いることが好ましい。

また、特許文献４及び非特許文献２には、高い酸化物イオン伝導度を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトの結晶配向アパタイトの製造方法として、Ｌａ_２ＳｉＯ_５を主成分とする第１の層とＬａ_２Ｓｉ_２Ｏ_７を主成分とする第２の層とＬａ_２ＳｉＯ_５を主成分とする第３の層を、第１の層／第２の層／第３の層の順に接合してなる接合体をアパタイト型の結晶構造を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトが生成する温度で加熱することによって、第１の層と第２の層の間及び第２の層と第３の層の間で元素拡散を生じさせ、元の接合界面に対してｃ軸が垂直方向に沿って配向しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを製造する方法が開示されている。この方法により、酸化物イオン伝導度が高いケイ酸ランタンオキシアパタイトの結晶配向アパタイトを得ることができる。

しかし、この特許文献４及び非特許文献２に開示された結晶配向アパタイトの製造方法では、加熱後に生成する積層構造のうち、最も中間に位置するケイ酸ランタンオキシアパタイト多結晶体の層以外の層を除去する必要があるため、クラックの無い高品質な結晶配向アパタイトを効率よく製造することが困難であるという問題があった。
このようなケイ酸ランタンオキシアパタイトの結晶配向アパタイトは、高い酸化物イオン伝導度を有することから、酸化物イオン伝導体又は固体電解質として有用であるが、クラックの無い高品質な結晶配向アパタイトを効率よく製造する方法の提示が望まれており、改良の余地が残されていた。

一方、特許文献５には、チタン酸ビスマス（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）からなる板状テンプレート粒子に、Ｂｉ_２Ｏ_３とＮａ_２ＣＯ_３、ＴｉＯ_２からなるセラミックス粉末を所定の比率で混合し、この混合物を板状テンプレート粒子が配向するように成形して焼結する方法（以下、「テンプレート粒成長法」と言う場合がある）が開示されている。これによると、チタン酸ビスマスの板状結晶を用いることで、チタン酸ナトリウムビスマス（Ｂｉ_０．５Ｎａ_０．５ＴｉＯ_３）の結晶方位が揃った配向多結晶体（結晶配向チタン酸ナトリウムビスマス）を容易に得ることができる。

また、特許文献６及び非特許文献３には、ＫＦをフラックス（融剤）として用いることで、Ｋ_２ＯとＦが固溶した六方晶系アパタイトの板状結晶粒子とその製造方法が開示されている。これによると、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子の化学組成は一般式[Ｌａ_{８．９６４＋１．４２６ｘ}Ｋ_{０．８５０−０．０３５ｘ}]_{Σ９．９１４＋１．３９１ｘ}[Ｓｉ_６−ｘ□_ｘ]_Σ６[Ｏ_{２５．７４２＋０．２４３ｘ}Ｆ_{０．２５８−０．２４３ｘ}]_Σ２６（０≦ｘ≦０．１３４）で表された。ただし、□はＳｉ席の空孔を表す。作製した複数の結晶粒子から１個の結晶粒子を選び出して、その結晶構造を単結晶Ｘ線回折法で調べた結果、当該結晶粒子の化学式は [Ｌａ_９．１１Ｋ_０．８５]_{Σ９．９６}[Ｓｉ_５．９０□_０．１０]_Σ６[Ｏ_{２５．７７}Ｆ_０．２３]_Σ２６（ｘ＝０．１０）であった。特許文献６及び非特許文献３に記載の板状結晶粒子は、（００１）面が発達していることから、既述のテンプレート粒子として好適であった。
特許文献６によると、当該テンプレート粒子として好適なケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶は、熱処理温度の最高値が９００℃又はそれ以下のフラックス法で作製することが開示されている。さらに、特許文献６によると、板状結晶は当該粒子の発達面の直径を厚みで割った値（直径／厚み：以下、「アスペクト比」と言う場合がある）が３以上であることを特徴とする。なお、発達面の直径とは、板状結晶粒子の発達面と同じ面積を有する円の直径のことである。

特開平８−２０８３３３号公報 特開平１１−１３０５９５号公報 特開２００４−２４４２８２号公報 国際公開第２０１２／０１５０６１号 特開平１０−１３９５５２号公報 特願２０１８−１２６４８４

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本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト、及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高い酸化物イオン伝導度を有する酸化物イオン伝導体及び固体電解質を提供することを目的とする。

Ｌａ_{９．３３＋２ｘ}Ｓｉ_{６−１．５ｘ}Ｏ_２６（たたし、０≦ｘ＜０．３３３である。）で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトを作製する方法については、特に制限はなく、テンプレート粒成長法や反応性テンプレート粒成長法、磁場配向法などを用いて作製することができるが、量産性に優れ、低コストであるという観点から、テンプレート粒子を用いた方法が好ましい。
テンプレート粒子を用いた結晶配向アパタイトの作製には、少なくともケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子を作製する第１の工程と、 少なくともケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末を作製する第２の工程と、 少なくとも前記テンプレート粒子と前記セラミックス粉末とを所定の割合で混合し、その後ドクターブレード法又はカレンダー法等のシート成形法を用いて薄膜状の成形体を作製する第３の工程と、前記成形体を焼成することにより、前記テンプレート粒子を起点として前記セラミックス粉末を焼結させ、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が配向した薄膜状の多結晶体（すなわち結晶配向アパタイト）を作製する第４の工程を含むことを特徴とする。
また、前記第３の工程においては、個々のテンプレート粒子が成形体の中で凝集することなく単粒子の状態で均一に分散することが望ましい。
なお、前記の結晶配向アパタイトの製造方法は単なる例示であって、各工程を区別することなく連続した単一の工程とするなど、適宜変更することができる。

ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶は六方晶系に属する。そのため、本発明による結晶配向アパタイトは、これを構成する各結晶粒子のｃ軸が一方向に概ね揃っていることを特徴とする。以下、結晶配向アパタイトを構成するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする各結晶粒子のｃ軸が概ね揃っている方向を、「結晶配向アパタイトの配向方向」と言う場合がある。

テンプレート粒子の作製には、特に制限はなく、フラックス法や化学気相成長法、昇華法、水熱合成法、ゾルゲル法などを用いて作製することができるが、量産性に優れ、低コストであるという観点から、フラックス法が好ましい。フラックス法を用いて作製したテンプレート粒子には、そのフラックスを構成する１種類もしくは複数種類の構成元素が当該テンプレート粒子の結晶格子内に取り込まれることがある。

そのため、前記ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、前記第４の工程における結晶配向アパタイト中に不均一に分布する。

前記第１の工程におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子の作製には、ケイ酸塩結晶又は複合酸化物結晶を育成するために広く用いられているフラックスが適している。これらのフラックスには、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌから選択される１種類もしくは複数種類の元素が含まれる。
したがって、前記第１の工程におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌから選択される１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が含まれるという特徴がある。

さらに、前記第２の工程におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末には１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が含まれることを特徴とする。この１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素は、前記第４の工程における焼成過程でＬａ_２Ｏ_３成分又はＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に液相を生成し、この液相には前記の微量又は少量元素が比較的高濃度で含まれるという特徴がある。

上記の液相は、前記第４の工程における焼成過程でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒成長を促進することから、前記第４の工程でテンプレート粒子を起点としてセラミックス粉末を焼結させ、配向したセラミックス多結晶体を作製するために好適であるとの観点から特に有用である。

前記第４の工程における焼成過程でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒成長を促進する効果を有する液相には、多様な化学組成の液相が候補となるが、好ましくはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶と熱力学的平衡に共存する液相又はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶と概ね熱力学的平衡に共存する液相（以下、「共存液相」と言う場合がある）である。すなわち、前記の共存液相とケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶が概ね熱力学的平衡に共存する環境を比較的高い温度（１２００℃以上）で達成できれば、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子はテンプレート粒子を起点として当該テンプレート粒子の結晶学的方位を保持しつつ粒成長することが期待できる。

また、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子はごく少量の液相共存下で比較的短時間に顕著な粒成長を起こす。さらに、前記の共存液相はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在し、冷却過程でガラス質又は結晶質の間隙相としてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界で固化する。

そのため、前記ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、前記第４の工程における結晶配向アパタイトを構成するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に不均一に分布する。

また、結晶配向アパタイトを構成するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相は、結晶配向アパタイトの粒界抵抗を増加させる原因となる。結晶配向アパタイトの粒界抵抗はできるだけ低いことが望ましいので、前記間隙相の存在割合はできるだけ小さいことが好ましい。

前記第４の工程において、前記の共存液相はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在するだけでなく、その一部はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の内部に固溶する。そのため、前記の共存液相を構成するＬａとＳｉ及びＯ以外の元素は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の内部に固溶することで前記結晶配向アパタイトの酸化物イオン伝導度が上昇する元素であることが望ましい。ケイ酸ランタンオキシアパタイトに固溶することで酸化物イオン伝導度を上昇させる元素は、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｂから選択される１種類もしくは複数種類の元素である。

したがって、前記第２の工程におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末には、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｂから選択される１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が含まれるという特徴がある。

上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
（１）ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とし、第１の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素を含むセラミックス粉末を少なくとも原料として生成されたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトであって、前記結晶配向アパタイト中において前記第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素の分布状態が比較的高濃度で分布する領域である第１の個々の元素分布領域と、前記第１の個々の元素分布領域以外であり、かつ前記第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が比較的低濃度で分布する領域の形成により不均一であることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（２）前記原料がさらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とし、第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素を含むテンプレート粒子を含み、前記テンプレート粒子中に含まれる前記第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素の分布状態が比較的高濃度で分布する領域である第２の個々の元素分布領域と、前記第２の個々の元素分布領域以外であり、かつ前記第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が比較的低濃度で分布する領域の形成により不均一であることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（３）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、前記第２の個々の元素分布領域の最大面積の方が前記第１の個々の元素分布領域の最大面積より大きいことを特徴とする（２）に記載の結晶配向アパタイト。
（４）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、第１の個々の元素分布領域の面積が５００μｍ^２以下であることを特徴とする（１）から（３）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイト。
（５）結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、第２の個々の元素分布領域の面積が１００００μｍ^２以下であることを特徴とする（２）から（４）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイト。
（６）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、第１の個々の微量又は少量元素の分布領域の総面積の割合が８％以下であることを特徴とする（１）から（５）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイト。
（７）第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、ＧｅおよびＢからなる群から選択される元素であることを特徴とする（１）から（６）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイト。
（８）第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌからなる群から選択される元素であることを特徴とする（２）から（７）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイト。
（９）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＭｇＯが８．２２モル％から１６．６６％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１０）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＢａＯが２．５９モル％から１６．６７モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１１）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＳｒＯが１．５９モル％から６．０２モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１２）請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＣａＯが０．９３モル％から６．７８モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１３）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＡｌ_２Ｏ_３が１．００モル％から７．４４モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１４）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＧａ_２Ｏ_３が２．３８モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１５）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＦｅ_２Ｏ_３が２．３９モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１６）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＧｅＯ_２が４．９３モル％から３９．１３モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１７）（１）から（８）までのいずれか1つに記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＢ_２Ｏ_３が２．３９モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
（１８）前記テンプレート粒子を作製する第１の工程と、 前記セラミックス粉末を作製する第２の工程と、 少なくとも前記テンプレート粒子と前記セラミックス粉末とを所定の割合で混合し、その後ドクターブレード法又はカレンダー法等のシート成形法を用いて成形体を作製する第３の工程と、前記成形体を焼成することにより、前記テンプレート粒子を起点として前記セラミックス粉末を焼結させ、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が配向した多結晶体を作製する第４の工程を含むことを特徴とする（２）に記載の結晶配向アパタイトの製造方法。
（１９）前記セラミックス粉末を作製する第２の工程と、ドクターブレード法又はカレンダー法等のシート成形法を用いて成形体を作製する第３の工程と、前記成形体を焼成することにより、前記セラミックス粉末を焼結させ、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が配向した多結晶体を作製する第４の工程を含むことを特徴とする（１）に記載の結晶配向アパタイトの製造方法。

本発明によれば、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト及びその製造方法を提供すること、又はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、不均一に分布していることを特徴とするケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト及びその製造方法を提供すること、又はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、不均一に分布していることを特徴とするケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、高い酸化物イオン伝導度を有する酸化物イオン伝導体及び固体電解質を提供することができる。

実験例１で得られたＬａ_８Ｂａ_２Ｓｉ_６Ｏ_２６の化学組成を有する焼結体の偏光顕微鏡写真である。（ａ）はアナライザーを取り除いてポーラライザーだけで観察し、（ｂ）は直交ポーラーで観察した。図中の矢印は偏向板（Ａ：アナライザー；Ｐ：ポーラライザー）の振動方向を表す。 実験例２で得られたＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１２モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％の化学組成を有する焼結体の偏光顕微鏡写真である。（ａ）はアナライザーを取り除いてポーラライザーだけで観察し、（ｂ）は直交ポーラーで観察した。図中の矢印は偏向板（Ａ：アナライザー；Ｐ：ポーラライザー）の振動方向を表す。 実施例１で得られた３種類の円盤状結晶配向アパタイトについて、（ａ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−１、（ｂ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−２、（ｃ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−３を透過光の下で観察した写真である。 実施例１で得られた３種類の円盤状結晶配向アパタイトについて、（ａ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−１、（ｂ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−２、（ｃ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−３の試料表面から収集したＸ線回折パターンを示した図である。 実施例１で得られた３種類の円盤状結晶配向アパタイトについて、（ａ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−１、（ｂ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−２、（ｃ）ＳａｍｐｌｅＣ−１−３の薄片を盤面に対して平行な方向（すなわち結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直な方向）から観察した偏光顕微鏡写真である。図中の矢印は偏向板（Ａ：アナライザー；Ｐ：ポーラライザー）の振動方向を表す。 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）の反射電子組成像である。 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）中のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子について、電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）による元素分析の結果を示すグラフである。使用した分光結晶はＬＤＥ１Ｌ、ＴＡＰ、ＰＥＴＪ、ＬＩＦである。 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）中のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相について、電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）による元素分析の結果を示すグラフである。使用した分光結晶はＬＤＥ１Ｌ、ＴＡＰ、ＰＥＴＪ、ＬＩＦである。 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）の電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）による（ａ）Ｋ元素、（ｂ）Ｍｇ元素、（ｃ）Ｌａ元素、（ｄ）Ｓｉ元素の二次元濃度分布図である。当該元素が高濃度の領域は輝度が高く、低濃度の領域は輝度が低い。 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）について、（ａ）Ｋ元素濃度分布図、及び（ｂ）Ｍｇ元素濃度分布図の二値化画像である。当該元素の分布領域は黒、及びそれ以外の領域は白で表示してある。 実施例１で得られた（ａ）円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）及び比較例１で得られた（ｂ）ランダム配向多結晶体（ＳａｍｐｌｅＤ−１）の４５０℃から８００℃の範囲における酸化物イオン伝導度を示すグラフである。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）を透過光の下で観察した写真である。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）について、試料表面から収集したＸ線回折パターンを示した図である。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）の薄片を偏光顕微鏡を用いて盤面に対して平行な方向（すなわち結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直な方向）から観察した微細組織である。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）の反射電子組成像である。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）の電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）による（ａ）Ｋ元素、（ｂ）Ｂａ元素、（ｃ）Ｌａ元素、（ｄ）Ｓｉ元素の二次元濃度分布図である。当該元素が高濃度の領域は輝度が高く、低濃度の領域は輝度が低い。 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）について、（ａ）Ｋ元素濃度分布図、及び（ｂ）Ｂａ元素濃度分布図の二値化画像である。当該元素の分布領域は黒、及びそれ以外の領域は白で表示してある。 実施例２で得られた（ａ）円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）及び比較例２で得られた（ｂ）ランダム配向多結晶体（ＳａｍｐｌｅＤ−２）の４００℃から７５０℃の範囲における酸化物イオン伝導度を示すグラフである。 実施例３で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−３）を透過光の下で観察した写真である。 実施例３で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−３）について、試料表面から収集したＸ線回折パターンを示した図である。 実施例３で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−３）の薄片を偏光顕微鏡を用いて盤面に対して平行な方向（すなわち結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直な方向）から観察した微細組織である。 実施例３で得られた（ａ）円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−３）及び比較例３で得られた（ｂ）ランダム配向多結晶体（ＳａｍｐｌｅＤ−３）の４００℃から７５０℃の範囲における酸化物イオン伝導度を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

＜Ｍｇが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献４にはＬａ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ系の１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子及びそれと共存する液相が報告されている。非特許文献４の試料Ｓ−Ｃの化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３３．３３モル％；ＳｉＯ_２：５０．００モル％；ＭｇＯ：１６．６７モル％である。非特許文献４の図３（ａ）から、当該試料中のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子は２００μｍ程度の大きさに成長していることから、前記第４の工程で結晶配向アパタイトを作製するために十分な量の共存液相が生成している。さらに、非特許文献４の図３（ａ）から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の存在割合と、それと共存する液相の存在割合を、それぞれが占める面積から算出すると、［結晶粒子の存在割合：共存液相の存在割合］＝［９１．５％：８．５％］であり、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に比較的多量の間隙相が残存している。
すなわち、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分が１６．６７モル％である場合には、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相が比較的多量に生成するので、前記テンプレート粒子を起点として前記セラミックス粉末を焼結させることで、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトを作製することが十分に可能である一方で、残存する間隙相の存在割合が大きくなるという問題がある。そのため、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分は１６．６７モル％よりも少ないことが好ましい。
また、非特許文献４にはＬａ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ系の１６００℃において、少量の液相しか存在しない又は液相が存在しない条件下でのケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の作製について報告されている（非特許文献４の試料Ｓ−Ａ）。当該ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４５．２８モル％；ＳｉＯ_２：４６．５１モル％；ＭｇＯ：８．２１モル％である。すなわち、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分が８．２１モル％以下である場合には、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相が少量しか生成しない又は生成しないので、前記テンプレート粒子を起点として前記セラミックス粉末を焼結させ、結晶配向アパタイトを作製することが困難である。そのため、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分は８．２１モル％よりも多いことが好ましい。

上記から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分は８．２１モル％よりも多く、かつ１６．６７モル％よりも少ないことが好ましい。より好ましくは、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＭｇＯ成分は８．２２モル％又はそれよりも多く、かつ１６．６６モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＭｇＯ成分は８．２２モル％から１６．６６モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｂａが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献５にはケイ酸ランタンオキシアパタイトにＢａＯ成分が固溶する場合の酸化物イオン伝導度の変化に関する報告がある。具体的には、化学式がＬａ_８．５Ｂａ_１．５Ｓｉ_６Ｏ_{２６．２５}、及びＬａ_９Ｂａ_１Ｓｉ_６Ｏ_２６．５で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、いずれも純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも酸化物イオン伝導度が高い。そのため、前記第２の工程におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる微量又は少量元素としてＢａ元素が有望である。

［実験例１］
本実験例では、Ｌａ_８Ｂａ_２Ｓｉ_６Ｏ_２６の化学組成を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体（［Ｌａ：Ｂａ：Ｓｉ：Ｏ］＝［８：２：６：２６］のモル比である。）の１６００℃における粒成長について説明する。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）試薬、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＢａＣＯ_３：ＳｉＯ_２］＝［４．００：２．００：６．００］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を一軸加圧成型して、直径約１９ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状の圧粉体を作製した。この圧粉体を１０ｃｃの白金坩堝に入れ、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で１時間保持し、さらに電気炉の電源をＯＦＦにして室温に冷却した。得られた試料は緻密な焼結体であった。

上記試料の一部を粉砕し、粉末状試料を得た。Ｘ線粉末回折装置を用いて、当該粉末状試料から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。得られたＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が主に観測された。すなわち、当該粉末状試料の大部分はＢａＯが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトであることが確かめられた。測定条件・使用機材は以下のとおりであった。

［測定条件・使用機材］
・Ｘ線粉末回折装置：スペクトリス（株）パナリティカル事業部製、Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ Ａlｐhａ-１
・入射Ｘ線：ＣuＫα_１線（４５ｋＶ×４０ｍＡ）

前記の焼結体をダイヤモンドカッターで複数の小片に切り出した。その一つをダイヤモンドペーストを用いて断面を鏡面研磨して研磨片を作製した。上記研磨片の研磨面を、エポキシ樹脂を用いてスライドガラスに貼り付け、さらに余分な部分をダイヤモンドカッターを用いて切り取った後、ＳｉＣ研磨ペーパーとダイヤモンドペーストで研磨して薄片を作製した。偏光顕微鏡を用いて微細組織を観察したところ、当該焼結体を構成する結晶粒子のうち、２００μｍ程度の大きさに成長した結晶粒子が確認できた（図１）。使用機材は以下のとおりであった。

［使用機材］
・偏光顕微鏡：（株）ニコン製、ＯＰＴＩＰＨＯＴ-２

前記ダイヤモンドカッターで切り出した小片の一つを、ダイヤモンドペーストを用いて、その断面を鏡面研磨して研磨片を作製した。この研磨片の研磨面に対して、電子線照射による帯電を防ぐためにカーボン蒸着装置を用いてカーボン蒸着を施し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて化学組成を調べた。
前記の焼結体は、ＢａＯが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの結晶粒子、及びその粒界に存在する比較的少量の間隙相から構成されていた。当該結晶粒子は、粒界に生成した液相によって、その結晶粒子が急速に成長したと考えられる。使用機材は以下のとおりであった。

［使用機材］
・カーボン蒸着装置：（株）真空デバイス製、ＶＥＳ-３０Ｔ
・走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）：日本電子（株）製、ＪＳＭ−６０１０ＬＡ
・エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）：日本電子（株）製、ＪＥＤ-２３００

ＥＤＳにより求めた上記間隙相の化学組成は、Ｌａ_２Ｏ_３：１２．７モル％；ＳｉＯ_２：６１．３モル％；ＢａＯ：２６．０モル％であった。すなわち、ＢａＯ成分は主にＳｉＯ_２成分とともにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の間隙に焼成過程で共存液相を生成したこと、及び当該液相にはＳｉＯ_２成分とＢａＯ成分が比較的高濃度で含まれることが確かめられた。

上記の微細組織の観察結果から、化学式がＬａ_８Ｂａ_２Ｓｉ_６Ｏ_２６で表される焼結体は、１６００℃で結晶粒界に少量の共存液相を生成すること、及び１６００℃の加熱過程で結晶粒子が急速に成長することが示された。この焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３３．３３モル％；ＳｉＯ_２：５０．００モル％；ＢａＯ：１６．６７モル％である。
したがって、当該化学組成の焼結体は結晶粒界に適量の共存液相を生成することから、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＢａＯ成分は１６．６７モル％又はそれよりも少ないことが好ましい。

また、非特許文献５によると、化学式がＬａ_８．５Ｂａ_１．５Ｓｉ_６Ｏ_{２６．２５}、及びＬａ_９Ｂａ_１Ｓｉ_６Ｏ_２６．５で表される焼結体の酸化物イオン伝導度は、純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも高い。なお、前記Ｌａ_８．５Ｂａ_１．５Ｓｉ_６Ｏ_{２６．２５}で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３６．１７モル％；ＳｉＯ_２：５１．０６モル％；ＢａＯ：１２．７７モル％であり、前記Ｌａ_９Ｂａ_１Ｓｉ_６Ｏ_２６．５で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３９．１３モル％；ＳｉＯ_２：５２．１７モル％；ＢａＯ：８．７０モル％である。
さらに、非特許文献６によると、化学式がＬａ_９．３２Ｂａ_０．２８Ｓｉ_５．８７Ｏ_２６で表される焼結体（化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４３．１１モル％；ＳｉＯ_２：５４．３０モル％；ＢａＯ：２．５９モル％である。）の酸化物イオン伝導度は、純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも高い。
したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＢａＯ成分は２．５９モル％又はそれよりも多く、かつ８．７０モル％から１２．７７モル％の範囲を含むことが好ましい。

上記から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＢａＯ成分は２．５９モル％又はそれよりも多く、かつ８．７０モル％から１２．７７モル％の範囲を含み、かつ１６．６７モル％又はそれよりも少ないことが好ましい。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＢａＯ成分は２．５９モル％から１６．６７モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｓｒが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献７には化学式がＬａ_８．８８Ｓｒ_０．６７Ｓｉ_６Ｏ_２６、Ｌａ_９．００Ｓｒ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_２６、Ｌａ_９．１１Ｓｒ_０．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６、Ｌａ_９．２２Ｓｒ_０．１７Ｓｉ_６Ｏ_２６で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度に関する報告がある。
化学式がＬａ_８．８８Ｓｒ_０．６７Ｓｉ_６Ｏ_２６、及びＬａ_９．２２Ｓｒ_０．１７Ｓｉ_６Ｏ_２６で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、いずれも純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）と比較して、酸化物イオン伝導度の向上が見られなかった。なお、前記Ｌａ_８．８８Ｓｒ_０．６７Ｓｉ_６Ｏ_２６で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３９．９７モル％；ＳｉＯ_２：５４．００モル％；ＳｒＯ：６．０３モル％であり、前記Ｌａ_９．２２Ｓｒ_０．１７Ｓｉ_６Ｏ_２６で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４２．７５モル％；ＳｉＯ_２：５５．６７モル％；ＳｒＯ：１．５８モル％である。
一方、化学式がＬａ_９．００Ｓｒ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_２６、及びＬａ_９．１１Ｓｒ_０．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、いずれも純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも酸化物イオン伝導度が高い。なお、前記Ｌａ_９．００Ｓｒ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_２６で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４０．９０モル％；ＳｉＯ_２：５４．５５モル％；ＳｒＯ：４．５５モル％であり、前記Ｌａ_９．１１Ｓｒ_０．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４１．８５モル％；ＳｉＯ_２：５５．１２モル％；ＳｒＯ：３．０３モル％である。
したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＳｒＯ成分は１．５８モル％よりも多く、かつ３．０３モル％から４．５５モル％の範囲を含み、かつ６．０３モル％よりも少ないことが好ましい。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＳｒＯ成分は１．５９モル％から６．０２モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｃａが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献８には化学式がＬａ_９．２３Ｃａ_０．１０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．９５}、Ｌａ_９．０８Ｃａ_０．２５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．８７５}、Ｌａ_８．８３Ｃａ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．７５}、Ｌａ_８．５８Ｃａ_０．７５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．６２５}で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度に関する報告がある。
化学式がＬａ_８．５８Ｃａ_０．７５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．６２５}で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）と比較して、酸化物イオン伝導度の向上が見られなかった。なお、前記Ｌａ_８．５８Ｃａ_０．７５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．６２５}で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３８．８６モル％；ＳｉＯ_２：５４．３５モル％；ＣａＯ：６．７９モル％である。
一方、化学式がＬａ_９．２３Ｃａ_０．１０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．９５}、及びＬａ_９．０８Ｃａ_０．２５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．８７５}、及びＬａ_８．８３Ｃａ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．７５}で表されるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、いずれも純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも酸化物イオン伝導度が高い。なお、前記Ｌａ_９．２３Ｃａ_０．１０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．９５}で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４３．０７モル％；ＳｉＯ_２：５６．００モル％；ＣａＯ：０．９３モル％であり、前記Ｌａ_９．０８Ｃａ_０．２５Ｓｉ_６Ｏ_{２５．８７５}で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４２．０７モル％；ＳｉＯ_２：５５．６１モル％；ＣａＯ：２．３２モル％であり、前記Ｌａ_８．８３Ｃａ_０．５０Ｓｉ_６Ｏ_{２５．７５}で表される焼結体の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４０．４５モル％；ＳｉＯ_２：５４．９７モル％；ＣａＯ：４．５８モル％である。
したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＣａＯ成分は０．９３モル％又はそれよりも多く、かつ２．３２モル％から４．５８モル％の範囲を含み、かつ６．７９モル％よりも少ないことが好ましい。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＣａＯ成分は０．９３モル％から６．７８モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ａｌが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献９には、１６５０℃から１７００℃の間の温度で１０時間加熱して得られたＡｌ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の微細組織を、ＳＥＭで観察した結果の報告がある。具体的には、化学式がＬａ_９．６７Ｓｉ_５．５Ａｌ_０．５Ｏ_{２６．２５}（試料Ａ）、Ｌａ_１０Ｓｉ_５．５Ａｌ_０．５Ｏ_{２６．７５}（試料Ｂ）、Ｌａ_９．８３Ｓｉ_４．５Ａｌ_１．５Ｏ_２６（試料Ｃ）、Ｌａ_９．８３Ｓｉ_５．５Ａｌ_０．５Ｏ_２６．５（試料Ｄ）、Ｌａ_９．６７Ｓｉ_４．５Ａｌ_１．５Ｏ_{２５．７５}（試料Ｅ）、Ｌａ_９．６７Ｓｉ_５Ａｌ_１Ｏ_２６（試料Ｆ）で表される焼結体を、１６５０℃から１７００℃の間の温度で１０時間加熱したところ、試料Ｅを構成するそれぞれの結晶粒子が試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で最も大きく成長していた。一方、試料Ａを構成するそれぞれの結晶粒子は試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で最も小さかった。

試料Ａの化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４５．６８モル％；ＳｉＯ_２：５１．９６モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３６モル％であり、試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で、試料Ｂ（化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４６．５１モル％；ＳｉＯ_２：５１．１６モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３３モル％である。）と試料Ｄ（化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４６．０９モル％；ＳｉＯ_２：５１．５７モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３４モル％である。）に次いでＡｌ_２Ｏ_３成分濃度が低かった。一方、試料Ｅの化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４７．９４モル％；ＳｉＯ_２：４４．６２モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：７．４４モル％であり、試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で最もＡｌ_２Ｏ_３成分濃度が高かった。

すなわち、試料Ａでは１６５０℃から１７００℃の間の温度で１０時間加熱した過程で、Ａｌ_２Ｏ_３成分が固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトと共存する液相の存在割合が、試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で最も少なかった又は共存液相が生成しなかったと考えられる。一方、試料Ｅでは１６５０℃から１７００℃の間の温度で１０時間加熱した過程で、Ａｌ_２Ｏ_３成分が固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトと共存する液相が十分に生成し、その存在割合が試料Ａから試料Ｆの６種類の試料の中で最も多かったと考えられる。

［実験例２］
本実験例では、上記試料ＡのＡｌ_２Ｏ_３成分濃度（２．３６モル％）よりも僅かに高いＡｌ_２Ｏ_３成分濃度を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体（化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１２モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％である。）の１６００℃における共存液相の生成量と粒成長について説明する。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３］＝［４．８５７：５．３４０：０．２５０］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を一軸加圧成型して、直径約１９ｍｍ×高さ約１５ｍｍのペレット状の圧粉体を作製した。この圧粉体を１０ｃｃの白金坩堝に入れ、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で１時間保持し、さらに電気炉の電源をＯＦＦにして室温に冷却した。得られた試料は緻密な焼結体であった。

上記試料の一部を粉砕し、粉末状試料を得た。Ｘ線粉末回折装置を用いて、当該粉末状試料から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。得られたＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が主に観測された。すなわち、当該粉末状試料は主にケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粉末から構成されていることが確かめられた。

前記の焼結体をダイヤモンドカッターで複数の小片に切り出した。その一つをダイヤモンドペーストを用いて断面を鏡面研磨して研磨片を作製した。上記研磨片の研磨面を、エポキシ樹脂を用いてスライドガラスに貼り付け、さらに余分な部分をダイヤモンドカッターを用いて切り取った後、ＳｉＣ研磨ペーパーとダイヤモンドペーストで研磨して薄片を作製した。偏光顕微鏡を用いて微細組織を観察したところ、当該焼結体を構成する結晶粒子のうち、２００μｍ程度の大きさに成長した結晶粒子が確認できた（図２）。

前記ダイヤモンドカッターで切り出した小片の一つを、ダイヤモンドペーストを用いて、その断面を鏡面研磨して研磨片を作製した。この研磨片の研磨面に対して、電子線照射による帯電を防ぐためにカーボン蒸着装置を用いてカーボン蒸着を施し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて化学組成を調べた。
前記の焼結体は、Ａｌ_２Ｏ_３が固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの結晶粒子、及びその粒界に存在する間隙相から構成されていた。当該結晶粒子は、粒界に生成した液相によって、その結晶粒子が急速に成長したと考えられる。

ＥＤＳにより求めた上記間隙相の化学組成は、Ｌａ_２Ｏ_３：２６．４モル％；ＳｉＯ_２：４５．９モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２７．７モル％であった。すなわち、Ａｌ_２Ｏ_３成分は焼成過程でＬａ_２Ｏ_３成分又はＳｉＯ_２成分とともにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の間隙に液相を生成したこと、及び当該液相にはＳｉＯ_２成分とＡｌ_２Ｏ_３成分が比較的高濃度で含まれることが確かめられた。

上記の微細組織の観察結果から、化学組成がＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１２モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、１６００℃で結晶粒界に適量の共存液相を生成すること、及び１６００℃の加熱過程で結晶粒子が急速に成長することが確かめられた。

したがって、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＡｌ_２Ｏ_３成分は２．３６モル％よりも多く、かつ２．３９モル％を含み、かつ７．４４モル％又はそれよりも少ないことが好ましい。より好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３成分は２．３７モル％又はそれよりも多く、かつ７．４４モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＡｌ_２Ｏ_３成分は２．３７モル％から７．４４モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｇａが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献１０には、Ｇａ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体（一般式はＬａ_{９．３３＋ｘ／３}Ｓｉ_６−ｘＧａ_ｘＯ_２６である。）の５００℃における酸化物イオン伝導度の報告がある。非特許文献１０の表１と図３から、ｘの値が０．５０から１．５０までのケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体は、いずれも純粋なケイ酸ランタンオキシアパタイト（Ｌａ_９．３３Ｓｉ_６Ｏ_２６）よりも酸化物イオン伝導度が高い。しかし、最もＧａ成分濃度の高い試料（ｘ＝１．７５であり、化学組成はＬａ_２Ｏ_３：５０．００モル％；ＳｉＯ_２：４０．００モル％；Ｇａ_２Ｏ_３：１０．００モル％である。）では逆に低下することが示された。
また、上記ｘの値がｘ＝０．５０の試料では化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４５．２４モル％；ＳｉＯ_２：５２．３８モル％；Ｇａ_２Ｏ_３：２．３８モル％であり、上記ｘの値がｘ＝１．５０の試料では化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４８．３５モル％；ＳｉＯ_２：４４．２７モル％；Ｇａ_２Ｏ_３：７．３８モル％である。

したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＧａ_２Ｏ_３成分は２．３８モル％又はそれよりも多く、かつ７．３８モル％を含み、かつ１０．００モル％よりも少ないことが好ましい。より好ましくは、Ｇａ_２Ｏ_３成分は２．３８モル％又はそれよりも多く、かつ９．９９モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＧａ_２Ｏ_３成分は２．３８モル％から９．９９モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｆｅが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献１１と非特許文献１２には、Ｆｅ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の８００℃における酸化物イオン伝導度の報告がある。非特許文献１１と非特許文献１２に記載されたすべてのＦｅ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のＦｅ_２Ｏ_３成分濃度は、２．３８モル％から１０．００モル％の範囲であった。
また、Ｆｅ_２Ｏ_３成分濃度が２．３８モル％のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は８００℃で６．５×１０^−４Ｓｃｍ^−１であり、Ｆｅ_２Ｏ_３成分濃度が１０．００モル％のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は８００℃で４．８×１０^−４Ｓｃｍ^−１であった。
一方、非特許文献１１と非特許文献１２に記載されたＦｅ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のうち、Ｆｅ_２Ｏ_３成分濃度が４．７６モル％から７．３２モル％の範囲では、８００℃における酸化物イオン伝導度の値は１．７×１０^−３Ｓｃｍ^−１から２．３×１０^−２Ｓｃｍ^−１の範囲であった。

すなわち、Ｆｅ_２Ｏ_３成分濃度が４．７６モル％から７．３２モル％の範囲のＦｅ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度は、Ｆｅ_２Ｏ_３成分濃度が２．３８モル％及び１０．００モル％のＦｅ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度よりも高かった。

したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＦｅ_２Ｏ_３成分は２．３８モル％よりも多く、かつ４．７６モル％から７．３２モル％の範囲を含み、かつ１０．００モル％よりも少ないことが好ましい。より好ましくは、Ｆｅ_２Ｏ_３成分は２．３９モル％又はそれよりも多く、かつ９．９９モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＦｅ_２Ｏ_３成分は２．３９モル％から９．９９モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｇｅが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献１３には、ＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の８００℃における酸化物イオン伝導度の報告がある。非特許文献１３に記載されたすべてのＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のＧｅＯ_２成分濃度は、４．９２モル％から３９．１４モル％の範囲であった。ＧｅＯ_２成分が４．９２モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は８００℃で１．０×１０^-２Ｓｃｍ^−１であり、ＧｅＯ_２成分が３９．１４モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は８００℃で１．０×１０^−２Ｓｃｍ^−１であった。一方、これら以外の非特許文献１３に記載されたＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体（これらのＧｅＯ_２成分濃度は、１０．３５モル％から３０．６２モル％の範囲である。）の８００℃における酸化物イオン伝導度の値は、３．０×１０^−２Ｓｃｍ^−１から６．０×１０^−２Ｓｃｍ^−１であった。

すなわち、非特許文献１３に記載されたＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のうち、ＧｅＯ_２成分濃度が１０．３５モル％から３０．６２モル％の範囲のＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度は、ＧｅＯ_２成分濃度が４．９２モル％及び３９．１４モル％のＧｅＯ_２成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度よりも高かった。

したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＧｅＯ_２成分は４．９２モル％よりも多く、かつ１０．３５モル％から３０．６２モル％の範囲を含み、かつ３９．１４モル％よりも少ないことが好ましい。より好ましくは、ＧｅＯ_２成分は４．９３モル％又はそれよりも多く、かつ３９．１３モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＧｅＯ_２成分は４．９３モル％から３９．１３モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜Ｂが不均一に分布しているケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイト＞
非特許文献１４には、Ｂ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の５００℃における酸化物イオン伝導度の報告がある。非特許文献１４に記載されたすべてのＢ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のＢ_２Ｏ_３成分濃度は、２．３８モル％から１０．００モル％の範囲であった。Ｂ_２Ｏ_３成分が２．３８モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は５００℃で４．１×１０^-４Ｓｃｍ^−１であり、Ｂ_２Ｏ_３成分が４．７６モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は５００℃で１．１×１０^−３Ｓｃｍ^−１であった。また、Ｂ_２Ｏ_３成分が７．３８モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は５００℃で４．９×１０^−４Ｓｃｍ^−１であり、Ｂ_２Ｏ_３成分が１０．００モル％含まれたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度の値は５００℃で５．５×１０^−７Ｓｃｍ^−１であった。

すなわち、非特許文献１４に記載されたＢ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体のうち、Ｂ_２Ｏ_３成分濃度が４．７６モル％から７．３８モル％の範囲のＢ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度は、Ｂ_２Ｏ_３成分濃度が２．３８モル％及び１０．００モル％のＢ_２Ｏ_３成分を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする焼結体の酸化物イオン伝導度よりも高かった。

したがって、酸化物イオン伝導度の観点から、前記第４の工程で得られる結晶配向アパタイト中に含まれるＢ_２Ｏ_３成分は２．３８モル％よりも多く、かつ４．７６モル％から７．３８モル％の範囲を含み、かつ１０．００モル％よりも少ないことが好ましい。より好ましくは、Ｂ_２Ｏ_３成分は２．３９モル％又はそれよりも多く、かつ９．９９モル％又はそれよりも少ないことである。したがって、前記第４の工程で作製される結晶配向アパタイトに含まれるＢ_２Ｏ_３成分は２．３９モル％から９．９９モル％であることを特徴とすることが確かめられた。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子＞
本発明の結晶配向アパタイトはテンプレート粒子を用いた方法によって作製されることから、その製造工程でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子を用いる。そのため、当該結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が不均一に分布していることを特徴とする。以下、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素のことを「Ｔ元素群」と言う場合がある。

Ｔ元素群を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトをテンプレート粒子として用いる場合には、本発明の結晶配向アパタイト中にＴ元素群が不均一に分布する。さらに、Ｔ元素群を含まないケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末を用いる場合には、当該結晶配向アパタイト中で不均一に分布するＴ元素群は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれていたＴ元素群に由来する。したがって、当該Ｔ元素群の分布領域は前記のテンプレート粒子が存在していた領域に相当する。

前記第１の工程で作製するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子は、その発達面の直径が概ね４５μｍから１２５μｍの範囲であり、かつ厚みが概ね２μｍから４０μｍの範囲である。

前記第３の工程では、シート成形法を用いて成形体を作製するので、上記の板状テンプレート粒子は、その発達面がシート状成形体の盤面に対して平行に配置される（言い換えると、板状テンプレート粒子は、その発達面が結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直である）。したがって、当該シート状成形体の盤面に垂直な断面を作製してその断面上の微細組織を観察すると、当該板状テンプレート粒子の発達面に垂直な断面が観察される。上記のサイズ分布を有する板状テンプレート粒子の場合、最大面積を示す断面は、厚みが４０μｍであり、かつ発達面の直径が１２５μｍの板状テンプレート粒子において観察され、その最大断面積は５０００μｍ^２（＝１２５μｍ×４０μｍ）である。

より詳細に考察すると、本発明の結晶配向アパタイトは、上記のシート状成形体を焼成することによりテンプレート粒子を起点としてセラミックス粉末を焼結させることで得られるので、Ｔ元素群は焼成過程で起こる元素拡散により、その分布領域はテンプレート粒子が存在していた領域よりも広がることになる。したがって、当該結晶配向アパタイト中にＴ元素群が不均一に分布する個々の領域（以下、「Ｔ元素群分布領域」という場合がある。）の最大面積は、上記の最大断面積である５０００μｍ^２よりも広くなる。
さらに、前記シート状成形体の盤面と前記板状テンプレート粒子の発達面は平行であることが望ましいが、これらが実際には斜めになって交差する場合がある。この場合は、上記板状テンプレート粒子の断面積が増加し、結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、Ｔ元素群分布領域の最大断面積は前記の断面積よりも増加することがある。

したがって、前記のシート状成形体を構成する板状テンプレート粒子のサイズ分布から前記の最大断面積を求め、その概ね２倍の面積がＴ元素群分布領域の最大断面積であると考えれば良い。すなわち、当該最大断面積が５０００μｍ^２であれば、本発明の結晶配向アパタイト中に不均一に分布するＴ元素群の個々の分布領域は、結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、１００００μｍ^２以下の範囲である。

既述のとおり、本発明の結晶配向アパタイトは、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が不均一に分布している。さらに、当該結晶配向アパタイトは、結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、Ｔ元素群の個々の分布領域が１００００μｍ^２以下であることを特徴とする。

なお、シート成形法に使用する板状テンプレート粒子のサイズ（発達面の直径又は粒子の厚み）の増減に応じて上記のＴ元素群分布領域の断面積が増減することは言うまでもない。

また、前記第１の工程ではケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子を作製する。非特許文献３では熱処理温度の最高値が９００℃又はそれ以下のフラックス法を用いることで、Ｋ_２ＯとＦが固溶した六方晶ケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を作製できることが報告されている。当該板状結晶粒子は、（００１）面が発達した板状粒子であり、かつアスペクト比が３以上であることから、既述のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に好適である。

一方、非特許文献１５から非特許文献１９には、六方晶系の希土類ケイ酸塩オキシアパタイトの柱状又は厚板状の結晶粒子をフラックス法で育成した報告がある。これらの柱状結晶はc軸方向に伸長しており結晶配向アパタイトのテンプレート粒子には不適格である。さらにこれらの厚板状結晶粒子はアスペクト比が３よりも小さいことから結晶配向アパタイトのテンプレート粒子には不適格である。

表１は非特許文献１５から非特許文献１９に記載された実験結果のうち、育成されたアパタイト結晶の化学式、加熱工程における熱処理温度の最高値、使用したフラックス、育成された結晶の形態をまとめたものである。

希土類ケイ酸塩オキシアパタイトのフラックス法を用いた結晶育成実験の育成条件と結晶形態

表１に記載された希土類ケイ酸塩オキシアパタイトのフラックス法を用いた結晶育成実験では、加熱温度の最高値が９００℃よりも高かった。そのため、育成された結晶の形態は柱状又は厚板状となり、前記テンプレート粒子には不適格であった。

したがって、表１に記載のフラックス又は表１に記載のフラックスと類似の性質を有するフラックス又はこれらのフラックスから選択される複数種類のフラックスの混合物を用い、かつ９００℃又はそれ以下の最高温度で熱処理することで、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶の育成が可能である。

上記のフラックス及びフラックスの混合物について、それらの候補となる化合物又は混合物を列挙すると、次のとおりである。
ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＢｉＦ_３、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＭｇＣｌ_c、ＣａＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２、ＢａＣｌ_２、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、Ｒｂ_２ＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、ＢａＣＯ_３、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＳＯ_４、Ｒｂ_２ＳＯ_４、ＬｉＮａＳＯ_４、ＬｉＫＳＯ_４、ＬｉＲｂＳＯ_４、ＮａＫＳＯ_４、ＮａＲｂＳＯ_４、ＫＲｂＳＯ_４、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｓｒ（ＯＨ）_２、Ｂａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２、Ｃａ（ＮＯ_３）_２、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、ＧｅＯ_２、Ｃｕ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｋ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｒｂ_２Ｂ_４Ｏ_７、ＬｉＢＯ_２、ＮａＢＯ_２、ＫＢＯ_２、ＲｂＢＯ_２、ＭｇＢ_２Ｏ_４、ＣａＢ_２Ｏ_４、ＳｒＢ_２Ｏ_４、ＢａＢ_２Ｏ_４、ＣｏＢ_２Ｏ_４、ＭｎＢ_２Ｏ_４、ＬｉＶＯ_３、ＮａＶＯ_３、ＫＶＯ_３、ＲｂＶＯ_３、ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＮａＶ_３Ｏ_８、ＫＶ_３Ｏ_８、ＲｂＶ_３Ｏ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｎａ_３ＰＯ_４、Ｋ_３ＰＯ_４、Ｒｂ_３ＰＯ_４、ＬｉＦｅＯ_２、ＮａＦｅＯ_２、ＫＦｅＯ_２、ＲｂＦｅＯ_２、Ｌｉ_２ＳｉＯ_３、Ｎａ_２ＳｉＯ_３、Ｋ_２ＳｉＯ_３、Ｒｂ_２ＳｉＯ_３、ＬｉＦｅＯ_２、ＮａＦｅＯ_２、ＫＦｅＯ_２、ＲｂＦｅＯ_２、Ｌｉ_２Ｓ、Ｎａ_２Ｓ、Ｋ_２Ｓ、Ｒｂ_２Ｓ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ、Ｌｉ_２Ｃｒ_２Ｏ_７、Ｎａ_２Ｃｒ_２Ｏ_７、Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７、Ｒｂ_２Ｃｒ_２Ｏ_７、Ｌｉ_２Ｏ-ＭｏＯ_３系の化合物又は混合物、Ｎａ_２Ｏ-ＭｏＯ_３系の化合物又は混合物、Ｋ_２Ｏ-ＭｏＯ_３系の化合物又は混合物、Ｒｂ_２Ｏ-ＭｏＯ_３系の化合物又は混合物、Ｌｉ_２Ｏ-ＷＯ_３系の化合物又は混合物、Ｎａ_２Ｏ-ＷＯ_３系の化合物又は混合物、Ｋ_２Ｏ-ＷＯ_３系の化合物又は混合物、Ｒｂ_２Ｏ-ＷＯ_３系の化合物又は混合物、Ｌｉ_２Ｏ-Ｂ_２Ｏ_３系の化合物又は混合物、Ｎａ_２Ｏ-Ｂ_２Ｏ_３系の化合物又は混合物、Ｋ_２Ｏ-Ｂ_２Ｏ_３系の化合物又は混合物、Ｒｂ_２Ｏ-Ｂ_２Ｏ_３系の化合物又は混合物、Ｌｉ_２Ｏ-ＴｉＯ_２系の化合物又は混合物、Ｎａ_２Ｏ-ＴｉＯ_２系の化合物又は混合物、Ｋ_２Ｏ-ＴｉＯ_２系の化合物又は混合物、Ｒｂ_２Ｏ-ＴｉＯ_２系の化合物又は混合物。
これらの化合物又は混合物は、ケイ酸塩結晶又は複合酸化物結晶を育成するためのフラックスとして広く用いられていることから、当該化合物又は当該混合物はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶の育成にも当然適用できる。

上記の化合物又は混合物から選択される１種類もしくは複数種類のフラックスを用いてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子を９００℃又はそれ以下の最高温度で熱処理することで作製すると、当該テンプレート粒子にはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌから選択される１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が含まれる。

したがって、本発明におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素（Ｔ元素群）として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌから選択される１種類もしくは複数種類の元素がある。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末＞
本発明の結晶配向アパタイトはテンプレート粒子を用いた方法によって作製されることから、その製造工程でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末を用いる。以下、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素のことを「Ｑ元素群」と言う場合がある。

Ｑ元素群を含むケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末を用いる場合には、本発明の結晶配向アパタイト中にＱ元素群が不均一に分布する。さらに、Ｑ元素群を含まないケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子を用いる場合には、当該結晶配向アパタイト中で不均一に分布するＱ元素群は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれていたＱ元素群に由来する。また、当該Ｑ元素群はＬａ_２Ｏ_３成分又はＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に液相を生成する場合がある。

より詳細に考察すると、本発明の結晶配向アパタイトは、成形体を焼成することによりテンプレート粒子を起点としてセラミックス粉末を焼結させることで得られるので、当該Ｑ元素群は焼成過程でケイ酸ランタンを主成分とするアパタイト結晶内に一部固溶する。ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶内に固溶しなかったＱ元素群は、Ｌａ_２Ｏ_３成分又はＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に共存液相を生成する場合がある。この共存液相はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在し、冷却過程でガラス質又は結晶質の間隙相としてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界で固化することで、結晶配向アパタイトの粒界抵抗を増加させる原因となる。イオン伝導度の観点から結晶配向アパタイトの粒界抵抗はできるだけ低いことが望ましいので、前記間隙相の存在割合はできるだけ小さいことが好ましい。

したがって、本発明の結晶配向アパタイトの任意の断面（この面積をＡとする）において、その断面上に不均一に分布する全ての間隙相が占める総面積（この総面積をＳとする）の割合（＝｛Ｓ／Ａ｝×１００％）は８％以下である。

また、本発明の結晶配向アパタイト中では前記の間隙相は不均一に分布するが、イオン伝導度の観点から、当該間隙相が一箇所に凝集すること無く、できるだけ広く分散することが好ましい。したがって、本発明の結晶配向アパタイトは、その任意の断面上において個々の間隙相が５００μｍ^２以下の断面積を占める。

既述のとおり、当該間隙相にはＱ元素群が比較的高い濃度で含まれる。したがって、本発明の結晶配向アパタイトは、Ｑ元素群が不均一に分布する個々の領域（以下、「Ｑ元素群分布領域」という場合がある。）が、当該結晶配向アパタイトの任意の断面上において５００μｍ^２以下であることを特徴とする。
さらに、本発明の結晶配向アパタイトは、その任意の断面上においてＱ元素群分布領域が占める総面積の割合が８％以下であることを特徴とする。

既述のとおり、本発明の結晶配向アパタイトにはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれるＴ元素群が不均一に分布する領域があり、かつケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれるＱ元素群が不均一に分布する領域がある。本発明の結晶配向アパタイトはＴ元素群分布領域の最大面積の方がＱ元素群分布領域の最大面積よりも大きいことを特徴とする。

既述のとおり、本発明におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素（Ｑ元素群）として、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｂから選択される１種類もしくは複数種類の元素がある。

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例では、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．３３モル％；ＳｉＯ_２：５０．００モル％；ＭｇＯ：１６．６７モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイト及びその製造方法について説明する。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子の調製＞
非特許文献３に記載の合成方法に従ってＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を作製した。ただし、非特許文献３に記載の合成方法ではＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子以外に、Ｋ_５Ｌａ_４Ｆ（ＳｉＯ_４）_４の柱状結晶粒子が得られるので、この柱状粒子を取り除いた試料を本実施例のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子として用いた。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬、フッ化カリウム（ＫＦ）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２：ＫＦ］＝［１．００：１．２９：４２．６４］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を１０ｃｃの白金坩堝に入れ、電気炉中にて９００℃で７２時間加熱し、その後８００℃まで１Ｋ/ｈの速度で冷却し、８００℃で電気炉の電源をＯＦＦにして室温に冷却した。試料を坩堝ごと取り出し、ＫＦ成分に富む固化物を蒸留水で洗い流すことで、残存物を得た（ＳａｍｐｌｅＡ）。
上記のＳａｍｐｌｅＡには、非特許文献３に記載のとおり、Ｋ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子に加えて、Ｋ_５Ｌａ_４Ｆ（ＳｉＯ_４）_４の柱状結晶粒子が共存していた。当該柱状結晶粒子は当該板状結晶粒子と比較して、概ね粒子サイズが小さいことから、前者は篩を用いて分離した。すなわち、ＳａｍｐｌｅＡを目開き１２５μｍの篩にかけて透過物を収集し、この透過物をさらに目開き４５μｍの篩にかけて当該篩上に残存したＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を得た（ＳａｍｐｌｅＡ−１）。

ＣｕＫα_１線（４５ｋＶ×４０ｍＡ）を入射光とするＸ線粉末回折装置を用いて、ＳａｍｐｌｅＡ−１から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。１０．０°から７０．０°の２θ範囲におけるＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が観測された。すなわち、生成物はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子であることが確かめられた。さらに、上記のＸ線粉末回折パターンでケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射のうち、回折面指数が００２および００４の反射が顕著に観測されることから、当該ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする六方晶系の結晶粒子は（００１）面の発達した板状であることが確かめられた。

また、ＳａｍｐｌｅＡ−１を構成する板状結晶粒子の化学組成を、電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて調べたところ、主要な構成元素としてＬａ、Ｓｉ、Ｏを検出し、微量元素としてＫとＦを検出した。すなわち、前記ＳａｍｐｌｅＡ−１を構成する板状結晶粒子には、微量のＫ_２ＯとＦが固溶することを元素分析の結果から確認した。測定条件・使用機材は以下の通りであった。
［測定条件・使用機材］
・電子線プローブ微小部分析装置：日本電子（株）製、ＪＸＡ−８２３０
・分光結晶：全元素分析にはＬＤＥ１Ｌ、ＴＡＰ、ＰＥＴＪ、ＬＩＦ
・分光結晶：フッ素の検出：ＴＡＰＬ
・加速電圧：１５ｋＶ、プローブ電流：２００ｎＡ、プローブ径：１５μｍ

さらに、ＳａｍｐｌｅＡ−１を構成する板状結晶粒子の外形を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ランダムに選択した２０個の板状結晶粒子のアスペクト比を求めたところ、各粒子のアスペクト比は全て３以上であった（厚み：２μｍから４０μｍ）。したがって、テンプレート粒子に好適な結晶外形を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子が調製できたことを確認した。

非特許文献３には、前記のＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子の化学組成が報告されている。これによると、当該板状結晶粒子の化学組成は一般式[Ｌａ_{８．９６４＋１．４２６ｘ}Ｋ_{０．８５０−０．０３５ｘ}]_{Σ９．９１４＋１．３９１ｘ}[Ｓｉ_６−ｘ□_ｘ]_Σ６[Ｏ_{２５．７４２＋０．２４３ｘ}Ｆ_{０．２５８−０．２４３ｘ}]_Σ２６で表され、ｘの範囲は０≦ｘ≦０．１３４であった。ただし、□はＳｉ席の空孔を表す。ｘの平均値は０．０６７なので、当該板状結晶粒子の平均の化学組成に相当する化学式は[Ｌａ_{９．０６０}Ｋ_{０．８４８}]_{Σ９．９０７}[Ｓｉ_{５．９３３}□_{０．０６７}]_Σ６[Ｏ_{２５．７５８}Ｆ_{０．２４２}]_Σ２６（ｘ＝０．０６７）である。この化学式から当該板状結晶粒子の平均の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４０．７０モル％；Ｋ_２Ｏ：３．８１モル％；ＳｉＯ_２：５３．３１モル％；Ｆ：２．１７モル％である。

ＳａｍｐｌｅＡ−１を構成する板状結晶粒子は、非特許文献３に記載の合成方法に従って作製したので、その化学組成は一般式[Ｌａ_{８．９６４＋１．４２６ｘ}Ｋ_{０．８５０−０．０３５ｘ}]_{Σ９．９１４＋１．３９１ｘ}[Ｓｉ_６−ｘ□_ｘ]_Σ６[Ｏ_{２５．７４２＋０．２４３ｘ}Ｆ_{０．２５８−０．２４３ｘ}]_Σ２６で表され、ｘの範囲は０≦ｘ≦０．１３４である。したがって、ＳａｍｐｌｅＡ−１を構成する板状結晶粒子の平均の化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４０．７０モル％；Ｋ_２Ｏ：３．８１モル％；ＳｉＯ_２：５３．３１モル％；Ｆ：２．１７モル％である。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末の調製＞
化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．３３モル％；ＳｉＯ_２：５０．００モル％；ＭｇＯ：１６．６７モル％の粉末試料を作製し、これを本実施例のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として用いた。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２：ＭｇＯ］＝［２．００：３．００：１．００］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を直径約１９ｍｍ×高さ約５ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１２００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１２００℃で１時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。得られた試料を粉砕・混合し、さらにこの粉末試料を直径約１９ｍｍ×高さ約５ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで２時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で１０時間保持し、さらに室温まで１０時間かけて冷却した。得られた試料を粉砕してセラミックス粉末を得た（ＳａｍｐｌｅＢ−１）。

ＳａｍｐｌｅＢ−１は、非特許文献４に記載の試料Ｓ−Ｃと同一の化学組成を有しており、かつ最高加熱温度も同一である。したがって、ＳａｍｐｌｅＢ−１には１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相が生成したと考えられる。

ＣｕＫα_１線（４５ｋＶ×４０ｍＡ）を入射光とするＸ線粉末回折装置を用いて、上記の粉末試料（ＳａｍｐｌｅＢ−１）から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。１０．０°から７０．０°の２θ範囲におけるＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が主に観測された。すなわち、生成物はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする粉末試料であったことから、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末が調製できたことを確認した。

＜結晶配向アパタイトの作製＞
ＳａｍｐｌｅＡ−１とＳａｍｐｌｅＢ−１を［ＳａｍｐｌｅＡ−１：ＳａｍｐｌｅＢ−１］＝［１６．７：８３．３］、［３７．５：６２．５］、［５０．０：５０．０］の重量％で秤量・混合して３種類の粉末状混合物を得た。それぞれの粉末状混合物に対して、１５．０重量％のポリビニルアルコールと水を主成分とする市販の液状糊（商品名: アラビックヤマト、ヤマト株式会社製）を外割で添加した（表２）。さらに適量の水を加えた後に、これらをガラス棒で攪拌・混合して３種類のスラリー状試料を得た（Ｓｌｕｒｒｙ−１−１、Ｓｌｕｒｒｙ−１−２、Ｓｌｕｒｒｙ−１−３）。

３種類のスラリー状試料の調整

上記のスラリー状試料を隙間が５００μｍのフィルムアプリケーターでシート状に成形し、室温で約２時間乾燥した後、革パンチを用いて型抜きして直径約１８ｍｍの円盤状シートを作製した。さらに、２枚の円盤状シートを重ね合わせて円盤状成形体を作製した。この成形体を電気炉中で室温から５００℃まで１６時間かけて昇温し、５００℃で２時間保持し、さらに１６００℃まで５時間かけて昇温し、１６００℃で５０時間焼成した後、室温まで２時間かけて冷却して３種類の円盤状結晶配向アパタイトの薄膜を得た（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１、ＳａｍｐｌｅＣ−１−２、ＳａｍｐｌｅＣ−１−３）。使用機材は以下のとおりであった。

［使用機材］
・フィルムアプリケーター：オールグッド（株）製、４面式フィルムアプリケーター

得られた円盤状結晶配向アパタイトの平均の化学組成を、ＳａｍｐｌｅＡ−１とＳａｍｐｌｅＢ−１の混合割合から求めた（表３）。その結果、上記３種類の円盤状結晶配向アパタイトのＭｇＯ濃度は８．９５モル％から１４．２１モル％の範囲であったので、当該３種類の結晶配向アパタイトに含まれるＭｇＯ成分はいずれも８．２２モル％から１６．６６モル％の範囲内であることが確かめられた。

３種類の円盤状結晶配向アパタイトの化学組成（単位：モル％）

作製した３種類の円盤状結晶配向アパタイト（図３）の直径をノギスで測定したところ、約１６．４０ｍｍ（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）、約１７．８０ｍｍ（ＳａｍｐｌｅＣ−１−２）、約１８．００ｍｍ（ＳａｍｐｌｅＣ−１−３）であった。焼成前の上記円盤状成形体の直径は約１８．００ｍｍであったので、各円盤状結晶配向アパタイトの焼成後の収縮率は約８．９％（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）、約１．１％（ＳａｍｐｌｅＣ−１−２）、約０．０％（ＳａｍｐｌｅＣ−１−３）であった。
非特許文献４によると、本実施例１で使用したケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末（ＳａｍｐｌｅＢ−１）は、１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相が生成した。一方、本実施例１で使用したケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子（ＳａｍｐｌｅＡ−１）は、室温から１６００℃までの温度範囲において液相を生成しない。上記の３種類の円盤状結晶配向アパタイトのなかで、ＳａｍｐｌｅＣ−１−１はＳａｍｐｌｅＢ−１の割合が最も多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−２はＳａｍｐｌｅＢ−１の割合がＳａｍｐｌｅＣ−１−１の次に多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−３はＳａｍｐｌｅＢ−１の割合が最も少ない。したがって、１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相の生成割合はＳａｍｐｌｅＣ−１−１が最も多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−２はＳａｍｐｌｅＣ−１−１の次に多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−３は最も少ない又は当該液相が生成しない。そのため、ＳａｍｐｌｅＣ−１−１では液相存在下の焼結（以下、「液相焼結」と言う場合がある）が上記３種類の円盤状成形体のなかで最も顕著に起こり、焼成後の収縮率が最大になったと考えられる。一方、ＳａｍｐｌｅＣ−１−３では、１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相の生成割合が比較的少なく又は当該液相が生成せず、液相焼結が効果的に進行せず、その結果試料がほとんど収縮しなかったと考えられる。

Ｘ線粉末回折装置を用いて上記３種類の円盤状結晶配向アパタイトの盤面からの回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した（図４）。Ｘ線粉末回折パターンには回折面指数が００２および００４、００６の反射が顕著に観測されることから、当該円盤状結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体のｃ軸が盤面に垂直な方向に沿って配向していることが確かめられた。

また、前記３種類の結晶配向アパタイトの配向度は、上記の回折Ｘ線のプロフィル強度に基づいて、非特許文献２に記載された方法でロットゲーリングの式から算出することができる。これらの配向度は０．５６（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）、０．３７（ＳａｍｐｌｅＣ−１−２）、０．２７（ＳａｍｐｌｅＣ−１−３）であり、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末（ＳａｍｐｌｅＢ−１）に対するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子（ＳａｍｐｌｅＡ−１）の存在割合が大きくなるに従い配向度が低下した。
前記の配向度は０．１以上であることが好ましい。より好ましい配向度は、０．４５以上１．０未満の範囲である。
ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれるＭｇＯ成分は、焼成過程で主にＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に液相を生成する。前述のとおり、１６００℃においてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子と共存する液相の生成割合はＳａｍｐｌｅＣ−１−１が最も多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−２はＳａｍｐｌｅＣ−１−１の次に多く、ＳａｍｐｌｅＣ−１−３は最も少ない又は当該液相が生成しない。そのため、ＳａｍｐｌｅＣ−１−１では液相焼結が上記３種類の円盤状成形体のなかで最も顕著に起こり、それに伴ってテンプレート粒子（ＳａｍｐｌｅＡ−１）を起点としたセラミックス粉末（ＳａｍｐｌｅＢ−１）の焼結が効果的に起こり、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が最も配向した結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）が生成したと考えられる。

上記３種類の円盤状結晶配向アパタイトの薄片を作製し、各結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上の微細組織を偏光顕微鏡を用いて観察した（図５）。全ての試料において、クラックの無い高品質な結晶配向アパタイトであることが確認できた。また、全ての試料において、盤面に対して直消光を示す比較的多数の柱状結晶粒子が観察された。ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶は光学的一軸性であり、その光軸は結晶軸のｃ軸と一致する。したがって、比較的多数の前記柱状結晶のｃ軸が、当該円盤状結晶配向アパタイトの盤面に垂直な方向に沿って配向していることが偏光顕微鏡観察からも確かめられた。また、ＳａｍｐｌｅＣ−１−１では当該柱状結晶粒子が比較的大きく成長していることから、当該テンプレート粒子を起点として当該セラミックス粉末が焼結・粒成長を十分に起こしたと考えられる。

上記の薄片試料ＳａｍｐｌｅＣ−１−１の表面に、電子線照射による帯電を防ぐ目的で、カーボン蒸着装置を用いてカーボン蒸着を施し、電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて反射電子組成像を得て、その組成像内の定性分析を行った。さらに、異なる三箇所のエリア（エリア１、エリア２、エリア３：カーボン蒸着を施した同一の表面でのエリア）からＫ元素、Ｍｇ元素、Ｌａ元素、Ｓｉ元素に関する二次元濃度分布データを収集した。これらの二次元濃度分布データから画像処理ソフトウェアを用いて、それぞれ２００μｍ×１５０μｍの範囲（ステップ間隔：１μｍ）の二次元濃度分布図を描画した。測定条件・使用機材は以下のとおりであった。
［測定条件・使用機材］
・電子線プローブ微小部分析装置：日本電子（株）製、ＪＸＡ−８９００Ｌ
・加速電圧：１５ｋＶ、プローブ電流：１２０ｎＡ、プローブ径：約１μｍ、
・画像処理ソフトウェア：アメリカ国立衛生研究所製、ＩｍａｇｅＪ

ＳａｍｐｌｅＣ−１−１の反射電子組成像には、比較的輝度の高いケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子、及びその結晶粒界に比較的輝度の低い間隙相が観察された（図６）。これらの結晶粒子及び間隙相の定性分析の結果から、当該ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子からＬａ元素、Ｍｇ元素、Ｓｉ元素、Ｏ元素、Ｋ元素が主に検出された（図７）。また、当該間隙相からＭｇ元素、Ｓｉ元素、Ｏ元素が主に検出された（図８）。

二次元濃度分布図から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子内におけるＬａ元素、Ｍｇ元素、Ｓｉ元素は、いずれも比較的均一な濃度で分布する一方で、当該結晶粒子内におけるＫ元素の濃度分布は比較的不均一であることが確認できた（図９）。本実施例におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末にはＫ_２Ｏ成分が含まれていないので、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子内において不均一に分布するＫ元素は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれていたＫ元素に由来する。そのため、Ｋ元素が比較的高い濃度で分布する領域（以下、「Ｋ元素分布領域」という場合がある）は当該テンプレート粒子が存在していた場所に相当する。一方、例えば「Ｋ元素分布領域」に対してＫ元素の濃度が低い領域が、Ｋ元素が比較的低濃度で分布する領域となる。

本実施例で使用したケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子（ＳａｍｐｌｅＡ−１）は、前述のとおり、目開き１２５μｍの篩にかけて透過物を収集し、この透過物をさらに目開き４５μｍの篩にかけて当該篩上に残存した板状結晶粒子であった。したがって、当該板状結晶粒子のサイズは、その発達面の直径が概ね４５μｍから１２５μｍの範囲（厚みは２μｍから４０μｍの範囲であった。）であった。

Ｋ元素の二次元濃度分布図（図９（ａ））から、画像処理ソフトウェアを用いて個々のＫ元素分布領域の面積を求めた。先ずＫ元素分布領域が黒、及びそれ以外の領域が白になるように画像データを二値化した（図１０（ａ））。次に、これらの黒い領域の面積を三箇所のエリア（エリア１、エリア２、エリア３）から求めたところ、それらの値はいずれも３０μｍ^２から４，８７３μｍ^２の範囲内であった（表４）。すなわち、本実施例の全ての分析領域におけるＫ元素分布領域は３０μｍ^２以上、かつ４，８７３μｍ^２以下であった。したがって、本実施例におけるＫ元素分布領域は１０，０００μｍ^２以下であることが確認できた。

表４中の面積は個々のＫ元素分布領域の面積を示す。

既述の本実施例によって、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれるＫ元素が本発明による結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、及び当該Ｋ元素分布領域が１０，０００μｍ^２以下であったことが確かめられた。

また、前記の二次元濃度分布図から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相について、Ｍｇ元素とＳｉ元素の濃度が比較的高いことが確認できた（図９）。本実施例におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子にはＭｇＯ成分が含まれないので、当該結晶配向アパタイト中に不均一に分布するＭｇ元素は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれていたＭｇ元素に由来する。そのため、Ｍｇ元素が比較的高い濃度で分布する領域（以下、「Ｍｇ元素分布領域」という場合がある）及び、Ｓｉ元素が比較的高い濃度で分布する領域（以下、「Ｓｉ元素分布領域」という場合がある）は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に生成した共存液相が存在した場所に相当する。一方、例えば「Ｍｇ元素分布領域」に対してＭｇ元素の濃度が低い領域が、Ｍｇ元素が比較的低濃度で分布する領域となる。

より詳細に考察すると、本実施例の結晶配向アパタイトは、成形体を焼成することによりテンプレート粒子を起点としてセラミックス粉末を焼結させることで得られたので、当該ＭｇＯ成分は焼成過程でケイ酸ランタンを主成分とするアパタイト結晶内に一部固溶したと考えられる。また、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶内に固溶しなかったＭｇＯ成分は、ＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に共存液相を生成したと考えられる。この共存液相はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在し、冷却過程でガラス質又は結晶質の間隙相としてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界で固化したと考えられる。したがって、当該結晶配向アパタイトの結晶粒子の粒界に不均一に分布するＭｇ元素分布領域又はＳｉ元素分布領域は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に生成した共存液相が存在した場所に相当する。

Ｍｇ元素の二次元濃度分布図（図９（ｂ））から、画像処理ソフトウェアを用いて個々のＭｇ元素分布領域の面積を求めた。先ずＭｇ元素分布領域が黒、及びそれ以外の領域が白になるように画像データを二値化した（図１０（ｂ））。次に、これらの黒い領域の面積を三箇所のエリア（エリア１、エリア２、エリア３）から求めたところ、それらの値はいずれも１μｍ^２から３８６μｍ^２の範囲内であった（表５）。すなわち、本実施例の分析領域におけるＭｇ元素分布領域は１μｍ^２以上、かつ３８６μｍ^２以下であった。したがって、本実施例におけるＭｇ元素分布領域は５００μｍ^２以下であることが確認できた。

表５中の面積は個々のＭｇ元素分布領域の面積を示す。

既述の本実施例によって、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれるＭｇ元素が本発明による結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、及び当該Ｍｇ元素分布領域が５００μｍ^２以下であったことが確かめられた。

また、三箇所のエリア（エリア１、エリア２、エリア３）におけるＭｇ元素分布領域の総面積は３，７６７μｍ^２（＝９４４μｍ^２＋９４０μｍ^２＋１，８８３μｍ^２）であった。当該エリアの面積は９０，０００μｍ^２（＝３×２００μｍ×１５０μｍ）なので、この面積に対するＭｇ元素分布領域の総面積の割合は４．１９％であった。また、各エリアにおけるＭｇ元素分布領域の総面積の割合は、３．１５％（エリア１）、３．１３％（エリア２）、６．２８％（エリア３）であった。したがって、本実施例におけるＭｇ元素分布領域の総面積の割合は８％以下であることが確認できた。

円盤状結晶配向アパタイトのＳａｍｐｌｅＣ−１−１に対し、盤面をＳｉＣ研磨ペーパー（１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を用いて両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：３．４９×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．１３２ｃｍ^２）。その後、４５０℃〜８００℃の温度範囲においてインピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。測定条件・使用機材は以下のとおりであった。
［測定条件・使用機材］
・Ｐｔスパッタ装置：日本電子（株）製、ＪＦＣ−１６０
・インピーダンスアナライザ：日置電機（株）製、ＩＭ３５７０
・周波数：４Ｈｚ〜５ＭＨz
・温度間隔：５０℃

上記の測定データからナイキストプロットを描いてから各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

（数１）
σ_{ｔｏｔａｌ}＝（１／Ｒ_{ｔｏｔａｌ}）×（ｄ／Ｓ） （１）
ここで、ｄは試料の厚み（すなわち電極間の距離）、Ｓは電極の面積である。

ＳａｍｐｌｅＣ−１−１におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４５０℃の約６．７６×１０^−７Ｓｃｍ⁻¹から８００℃の約９．８６×１０^−４Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図１１）。

本実施例によって得られた結晶配向アパタイトについて、下記の６項目が確かめられた。すなわち、
（１）ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれるＫ元素が、結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、
（２）ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれるＭｇ元素が、結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、
（３）結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、個々のＫ元素分布領域が４，８７３μｍ^２以下であったこと、
（４）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、個々のＭｇ元素分布領域が３８６μｍ^２以下であったこと、
（５）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、Ｍｇ元素分布領域が占める総面積の割合が４．１９％であったこと、
（６）ＭｇＯ成分が８．９５モル％から１４．２１モル％含まれていたこと、である。

［比較例１］
＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体の作製＞
ＳａｍｐｌｅＣ−１−１の比較試料として，ＳａｍｐｌｅＣ−１−１と同一の平均化学組成を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体を作製した。
ＳａｍｐｌｅＡ−１とＳａｍｐｌｅＢ−１を［ＳａｍｐｌｅＡ−１：ＳａｍｐｌｅＢ−１］＝［１６．７：８３．３］の重量％で秤量・混合して粉末状混合物とし、さらに遊星型ボールミルを用いて粉砕・混合して粉末試料を得た。この粉末試料を直径約５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で５０時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。この試料を再び粉砕・混合して粉末試料とし、当該粉末試料を直径約５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で２時間保持し、さらに室温まで５時間かけて冷却し、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体を作製した（ＳａｍｐｌｅＤ−１）。

上記のＳａｍｐｌｅＤ−１の試料表面から、Ｘ線粉末回折装置を用いて回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。当該Ｘ線粉末回折パターンは、結晶粒子がランダムに配向したケイ酸ランタンオキシアパタイトのＸ線粉末回折パターンに酷似していた。すなわち、上記のＳａｍｐｌｅＤ−１を構成する結晶粒子は特定の方向に配向していないことから、当該多結晶体はランダム配向多結晶体であることが確かめられた。

ＳａｍｐｌｅＤ−１に対し、この試料をダイヤモンドカッターで切断して円盤状（厚み約１．５ｍｍ）の試料を得た。さらにＳｉＣ研磨ペーパー（１２０、４００、８００、１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を使用し、両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：９．４９×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．１９９ｃｍ^２）。その後、インピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。

上記の測定データからナイキストプロットを描いて各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

ＳａｍｐｌｅＤ−１におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４５０℃の約１．０７×１０^−７Ｓｃｍ⁻¹から８００℃の約１．１５×１０^−４Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図１１）。

＜本発明の結晶配向アパタイトとケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体との比較＞
前記ＳａｍｐｌｅＣ−１−１のσ_{ｔｏｔａｌ}値と上記ＳａｍｐｌｅＤ−１のσ_{ｔｏｔａｌ}値を比較することで、４５０℃から８００℃の温度範囲においてＳａｍｐｌｅＣ−１−１のσ_{ｔｏｔａｌ}値の方がＳａｍｐｌｅＤ−１のσ_{ｔｏｔａｌ}値よりも高いことが示された。

上記から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．３３モル％；ＳｉＯ_２：５０．００モル％；ＭｇＯ：１６．６７モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイトは、平均化学組成が同一のランダム配向多結晶体と比較して、酸化物イオン伝導度の向上が確認できた。

［実施例２］
本実施例では、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．９６モル％；ＳｉＯ_２：４９．７９モル％；ＢａＯ：１６．２５モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイト及びその製造方法について説明する。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子の調製＞
前記の実施例１ではテンプレート粒子に好適な結晶外形を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子を作製した。本実施例では実施例１に記載の作製方法と同一の方法でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子を調整し、これをケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子として用いた（ＳａｍｐｌｅＡ−２）。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末の調製＞
化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．９６モル％；ＳｉＯ_２：４９．７９モル％；ＢａＯ：１６．２５モル％の粉末試料を作製し、これを本実施例のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として用いた。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２：ＢａＣＯ_３］＝［２．０００：：２．９３２：０．９５７］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を直径約１９ｍｍ×高さ約５ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で１時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。得られた試料を粉砕してセラミックス粉末を得た（ＳａｍｐｌｅＢ−２）。

ＣｕＫα_１線（４５ｋＶ×４０ｍＡ）を入射光とするＸ線粉末回折装置を用いて、上記の粉末試料（ＳａｍｐｌｅＢ−２）から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。１０．０°から７０．０°の２θ範囲におけるＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が主に観測された。すなわち、生成物はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする粉末試料であったことから、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末が調製できたことを確認した。

＜結晶配向アパタイトの作製＞
ＳａｍｐｌｅＡ−２とＳａｍｐｌｅＢ−２を［ＳａｍｐｌｅＡ−２：ＳａｍｐｌｅＢ−２］＝［２０．０：８０．０］の重量％で秤量・混合して粉末状混合物を得た。この粉末状混合物に対して、１５．０重量％のポリビニルアルコールと水を主成分とする市販の液状糊（商品名: アラビックヤマト、ヤマト株式会社製）を外割で添加し、さらに適量の水を加えた後に、これらをガラス棒で攪拌・混合してスラリー状試料を得た。

上記のスラリー状試料を隙間が６００μｍのフィルムアプリケーターでシート状に成形し，室温で約２時間乾燥した後、革パンチを用いて型抜きして直径約１８ｍｍの円盤状シートを作製した。さらに、２枚の円盤状シートを重ね合わせて円盤状成形体を作製した。この成形体を電気炉中で室温から５００℃まで１６時間かけて昇温し、５００℃で２時間保持し、さらに１６００℃まで５時間かけて昇温し、１６００℃で５０時間焼成した後、室温まで２時間かけて冷却して円盤状結晶配向アパタイトの薄膜（図１２）を得た（ＳａｍｐｌｅＣ−２）。

得られた円盤状結晶配向アパタイトの平均の化学組成を、ＳａｍｐｌｅＡ−２とＳａｍｐｌｅＢ−２の混合割合から求めた。その結果、上記の円盤状結晶配向アパタイトの化学組成はＬａ_２Ｏ_３：３５．２９モル％；Ｋ_２Ｏ：０．７５モル％；ＳｉＯ_２：５０．４８モル％；Ｆ：０．４３モル％；ＢａＯ：１３．０５モル％であった。したがって、当該結晶配向アパタイトに含まれるＢａＯ成分は２．５９モル％から１６．６７モル％の範囲内であることが確かめられた。

ＳａｍｐｌｅＣ−２の配向度は以下のようにして得た。Ｘ線粉末回折装置を用いて当該円盤状結晶配向アパタイトの盤面からの回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した（図１３）。Ｘ線粉末回折パターンには回折面指数が００２および００４、００６の反射が顕著に観測されることから、作製した３種類の円盤状結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体のｃ軸が盤面に垂直な方向に沿って配向していることが確かめられた。
また、上記の回折Ｘ線のプロフィル強度に基づいて、配向度を非特許文献２に記載された方法でロットゲーリングの式から算出したところ、その配向度は０．４５であった。
前記の配向度は０．１以上であることが好ましい。より好ましい配向度は、０．４５以上１．０未満の範囲である。

ＳａｍｐｌｅＣ−２の薄片を作製し、偏光顕微鏡を用いて盤面に対して平行な方向（すなわち結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直な方向）から微細組織を観察したところ、クラックの無い高品質な結晶配向アパタイトであることが確認できた。また、盤面に対して直消光を示す比較的多数の柱状結晶粒子が観察された（図１４）。ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶は光学的一軸性であり、その光軸は結晶軸のｃ軸と一致する。したがって、比較的多数の柱状結晶が一斉に消光したことから、当該円盤状結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体のｃ軸が盤面に垂直な方向に沿って配向していることが偏光顕微鏡観察からも確かめられた。また、当該柱状結晶粒子が比較的大きく成長していることから、当該テンプレート粒子を起点として当該セラミックス粉末が焼結・粒成長を十分に起こしたと考えられる。

上記の薄片試料の表面に、電子線照射による帯電を防ぐ目的で、カーボン蒸着装置を用いてカーボン蒸着を施し、電子線プローブ微小部分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて反射電子組成像、及びＫ元素、Ｂａ元素、Ｌａ元素、Ｓｉ元素に関する二次元濃度分布データを収集した。この二次元濃度分布データから画像処理ソフトウェアを用いて２５０μｍ×３００μｍの範囲（ステップ間隔：１μｍ）の二次元濃度分布図を描画した。

ＳａｍｐｌｅＣ−２の反射電子組成像には、比較的輝度の高いケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子、及びその結晶粒界に比較的輝度の低い間隙相が観察された（図１５）。さらに、二次元濃度分布図から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子内におけるＬａ元素、Ｂａ元素、Ｓｉ元素は、いずれも比較的均一な濃度で分布する一方で、当該結晶粒子内でのＫ元素の濃度分布は比較的不均一であることが確認できた（図１６）。本実施例におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末にはＫ_２Ｏ成分が含まれていないので、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子内において不均一に分布するＫ元素は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれていたＫ元素に由来する。そのため、Ｋ元素が比較的高い濃度で分布する領域（Ｋ元素分布領域）は当該テンプレート粒子が存在していた場所に相当する。

本実施例で使用したケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子（ＳａｍｐｌｅＡ−２）は、前述のとおり、目開き１２５μｍの篩にかけて透過物を収集し、この透過物をさらに目開き４５μｍの篩にかけて当該篩上に残存した板状結晶粒子であった。したがって、当該板状結晶粒子のサイズは、その発達面の直径が概ね４５μｍから１２５μｍの範囲（厚みは２μｍから４０μｍの範囲であった。）であった。

Ｋ元素の二次元濃度分布図（図１６（ａ））から、画像処理ソフトウェアを用いて個々のＫ元素分布領域の面積を求めた。先ずＫ元素分布領域が黒、及びそれ以外の領域が白になるように画像データを二値化した（図１７（ａ））。次に、これらの黒い領域の面積を個々に求めたところ、それらの値はいずれも２，０８９μｍ^２から６，３１２μｍ^２の範囲内であった（表６）。すなわち、本実施例の分析領域におけるＫ元素分布領域は２，０８９μｍ^２以上、かつ６，３１２μｍ^２以下であった。前記Ｋ元素分布領域のうち、最も大きな面積を有するＫ元素分布領域（図１７（ａ）中、符号Ｃで示す。）は、そのＫ元素分布領域の全体が当該分析領域内に概ね収まっていた。したがって、本実施例におけるＫ元素分布領域は１０，０００μｍ^２以下であることが確認できた。

表６中の面積は個々のＫ元素分布領域の面積を示す。

既述の本実施例によって、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれるＫ元素が本発明による結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、及び当該Ｋ元素分布領域が１０，０００μｍ^２以下であったことが確かめられた。

また、前記の二次元濃度分布図から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相において、Ｂａ元素とＳｉ元素の濃度が比較的高いことが確認できた（図１６）。本実施例におけるケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状テンプレート粒子にはＢａＯ成分が含まれないので、結晶配向アパタイト中に不均一に分布するＢａ元素は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれていたＢａ元素に由来する。そのため、Ｂａ元素が比較的高い濃度で分布する領域（以下、「Ｂａ元素分布領域」という場合がある）及び、Ｓｉ元素が比較的高い濃度で分布する領域（Ｓｉ元素分布領域）は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に生成した共存液相が存在した場所に相当する。

より詳細に考察すると、本実施例の結晶配向アパタイトは、成形体を焼成することによりテンプレート粒子を起点としてセラミックス粉末を焼結させることで得られたので、当該ＢａＯ成分は焼成過程でケイ酸ランタンを主成分とするアパタイト結晶内に一部固溶したと考えられる。また、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶内に固溶しなかったＢａＯ成分は、ＳｉＯ_２成分とともに、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に共存液相を生成したと考えられる。この共存液相はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在し、冷却過程でガラス質又は結晶質の間隙相としてケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界で固化したと考えられる。したがって、当該結晶配向アパタイトの結晶粒子の粒界に不均一に分布するＢａ元素分布領域又はＳｉ元素分布領域は、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に生成した共存液相が存在した場所に相当する。

Ｂａ元素の二次元濃度分布図（図１６（ｂ））から、画像処理ソフトウェアを用いて個々のＢａ元素分布領域の面積を求めた。先ずＢａ元素分布領域が黒、及びそれ以外の領域が白になるように画像データを二値化した（図１７（ｂ））。次に、これらの黒い領域の面積を個々に求めたところ、それらの値はいずれも１μｍ^２から８４μｍ^２の範囲内であった（表７）。すなわち、本実施例の分析領域におけるＢａ元素分布領域は１μｍ^２以上、かつ８４μｍ^２以下であった。したがって、本実施例におけるＢａ元素分布領域は５００μｍ^２以下であることが確認できた。

表７中の面積は個々のＢａ元素分布領域の面積を示す。

既述の本実施例によって、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれるＢａ元素が本発明による結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、及び当該Ｂａ元素分布領域が５００μｍ^２以下であったことが確かめられた。

また、Ｂａ元素分布領域の総面積は６５８μｍ^２であった。当該二次元濃度分布図の面積は７５，０００μｍ^２（＝２５０μｍ×３００μｍ）なので、この面積に対するＢａ元素分布領域の総面積の割合は０．８８％であった。したがって、本実施例におけるＢａ元素分布領域の総面積の割合は８％以下であることが確認できた。

円盤状結晶配向アパタイトのＳａｍｐｌｅＣ−２に対し、盤面をＳｉＣ研磨ペーパー（１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を用いて両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：４．００×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．１４６ｃｍ^２）。その後、４００℃〜７５０℃の温度範囲においてインピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。

上記の測定データからナイキストプロットを描いてから各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

ＳａｍｐｌｅＣ−２におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４００℃の約１．６３×１０^−５Ｓｃｍ⁻¹から７５０℃の約９．４４×１０^−４Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図１８）。

本実施例によって得られた結晶配向アパタイトについて、下記の６項目が確かめられた。すなわち、
（１）ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれていたＫ元素が、結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、
（２）ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれていたＢａ元素が、結晶配向アパタイト内で不均一に分布していたこと、
（３）結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、個々のＫ元素分布領域が６，３１２μｍ^２以下であったこと、
（４）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、個々のＢａ元素分布領域が８４μｍ^２以下であったこと、
（５）結晶配向アパタイトの任意の断面上において、Ｂａ元素分布領域が占める総面積の割合が０．８８％であったこと、
（６）ＢａＯ成分が１３．０５モル％含まれていたこと、である。

［比較例２］
＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体の作製＞
ＳａｍｐｌｅＣ−２の比較試料として，ＳａｍｐｌｅＣ−２と同一の平均化学組成を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体を作製した。
ＳａｍｐｌｅＡ−２とＳａｍｐｌｅＢ−２を［ＳａｍｐｌｅＡ−２：ＳａｍｐｌｅＢ−２］＝［２０．０：８０．０］の重量％で秤量・混合して粉末状混合物を得た。この粉末状混合物を直径約５．５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で５０時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。この試料を粉砕・混合して粉末試料を得た。さらに、当該粉末試料を直径約５．５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で２時間保持し、さらに室温まで５時間かけて冷却し、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体を作製した（ＳａｍｐｌｅＤ−２）。

上記のＳａｍｐｌｅＤ−２の試料表面から、Ｘ線粉末回折装置を用いて回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。当該Ｘ線粉末回折パターンは、結晶粒子がランダムに配向したケイ酸ランタンオキシアパタイトのＸ線粉末回折パターンに酷似していた。すなわち、上記のＳａｍｐｌｅＤ−２を構成する結晶粒子は特定の方向に配向していないことから、当該多結晶体はランダム配向多結晶体であることが確かめられた。

ＳａｍｐｌｅＤ−２に対し、この試料をダイヤモンドカッターで切断して円盤状（厚み約１．５ｍｍ）の試料を得た。さらにＳｉＣ研磨ペーパー（１２０、４００、８００、１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を使用し、両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：９．５０×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．２３８ｃｍ^２）。その後、インピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。

上記の測定データからナイキストプロットを描いて各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

ＳａｍｐｌｅＤ−２におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４００℃の約５．５９×１０^−６Ｓｃｍ⁻¹から７５０℃の約３．８０×１０^−４Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図１８）。

＜本発明の結晶配向アパタイトとケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体との比較＞
前記ＳａｍｐｌｅＣ−２のσ_{ｔｏｔａｌ}値と上記ＳａｍｐｌｅＤ−２のσ_{ｔｏｔａｌ}値を比較することで、４００℃から７５０℃の温度範囲においてＳａｍｐｌｅＣ−２のσ_{ｔｏｔａｌ}値の方がＳａｍｐｌｅＤ−２のσ_{ｔｏｔａｌ}値よりも高いことが示された。

上記から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：３３．９６モル％；ＳｉＯ_２：４９．７９モル％；ＢａＯ：１６．２５モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイトは、平均化学組成が同一のランダム配向多結晶体と比較して、酸化物イオン伝導度の向上が確認できた。

［実施例３］
本実施例では、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１１モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイト及びその製造方法について説明する。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子の調製＞
前記の実施例１ではテンプレート粒子に好適な結晶外形を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子を作製した。本実施例では実施例１に記載の作製方法と同一の方法でケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする板状結晶粒子を調整し、これをケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子として用いた（ＳａｍｐｌｅＡ−３）。

＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末の調製＞
化学組成がＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１１モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％の粉末試料を作製し、これを本実施例のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として用いた。
出発原料として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）試薬と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）試薬、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）試薬を、［Ｌａ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３］＝［１９．４３：２１．３６：１．００］のモル比で秤量し、原料混合粉末を準備した。この原料混合粉末を直径約１９ｍｍ×高さ約５ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で１時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。得られた試料を粉砕してセラミックス粉末を得た（ＳａｍｐｌｅＢ−３）。

ＣｕＫα_１線（４５ｋＶ×４０ｍＡ）を入射光とするＸ線粉末回折装置を用いて、上記の粉末試料（ＳａｍｐｌｅＢ−３）から回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。１０．０°から７０．０°の２θ範囲におけるＸ線粉末回折パターンには、ケイ酸ランタンオキシアパタイトに帰属される反射が主に観測された。すなわち、生成物はケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする粉末試料であったことから、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末が調製できたことを確認した。

＜結晶配向アパタイトの作製＞
ＳａｍｐｌｅＡ−３とＳａｍｐｌｅＢ−３を［ＳａｍｐｌｅＡ−３：ＳａｍｐｌｅＢ−３］＝［１６．７：８３．３］の重量％で秤量・混合して粉末状混合物を得た。この粉末状混合物に対して、１５．０重量％のポリビニルアルコールと水を主成分とする市販の液状糊（商品名: アラビックヤマト、ヤマト株式会社製）を外割で添加し、さらに適量の水を加えた後に、これらをガラス棒で攪拌・混合してスラリー状試料を得た。

上記のスラリー状試料を隙間が６００μｍのフィルムアプリケーターでシート状に成形し，室温で約２時間乾燥した後、革パンチを用いて型抜きして直径約１８ｍｍの円盤状シートを作製した。さらに、２枚の円盤状シートを重ね合わせて円盤状成形体を作製した。この成形体を電気炉中で室温から５００℃まで１６時間かけて昇温し、５００℃で２時間保持し、さらに１６００℃まで５時間かけて昇温し、１６００℃で５０時間焼成した後、室温まで２時間かけて冷却して円盤状結晶配向アパタイトの薄膜（図１９）を得た（ＳａｍｐｌｅＣ−３）。

得られた円盤状結晶配向アパタイトの平均の化学組成を、ＳａｍｐｌｅＡ−３とＳａｍｐｌｅＢ−３の混合割合から求めた。その結果、上記の円盤状結晶配向アパタイトの化学組成はＬａ_２Ｏ_３：４５．２５モル％；Ｋ_２Ｏ：０．８２モル％；ＳｉＯ_２：５１．５９モル％；Ｆ：０．４７モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：１．８８モル％であった。したがって、当該結晶配向アパタイトに含まれるＡｌ_２Ｏ_３成分は１．００モル％から７．４４モル％の範囲内であることが確かめられた。

ＳａｍｐｌｅＣ−３の配向度は以下のようにして得た。Ｘ線粉末回折装置を用いて当該円盤状結晶配向アパタイトの盤面からの回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した（図２０）。Ｘ線粉末回折パターンには回折面指数が００２および００４、００６の反射が顕著に観測されることから、作製した３種類の円盤状結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体のｃ軸が盤面に垂直な方向に沿って配向していることが確かめられた。
また、上記の回折Ｘ線のプロフィル強度に基づいて、配向度を非特許文献２に記載された方法でロットゲーリングの式から算出したところ、その配向度は０．４５であった。
前記の配向度は０．１以上であることが好ましい。より好ましい配向度は、０．４５以上１．０未満の範囲である。

ＳａｍｐｌｅＣ−３の薄片を作製し、偏光顕微鏡を用いて盤面に対して平行な方向（すなわち結晶配向アパタイトの配向方向に対して垂直な方向）から微細組織を観察したところ、クラックの無い高品質な結晶配向アパタイトであることが確認できた。また、盤面に対して直消光を示す比較的多数の柱状結晶粒子が観察された（図２１）。ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶は光学的一軸性であり、その光軸は結晶軸のｃ軸と一致する。したがって、比較的多数の柱状結晶が一斉に消光したことから、当該円盤状結晶配向アパタイトはケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする多結晶体のｃ軸が盤面に垂直な方向に沿って配向していることが偏光顕微鏡観察からも確かめられた。また、当該柱状結晶粒子が比較的大きく成長していることから、当該テンプレート粒子を起点として当該セラミックス粉末が焼結・粒成長を十分に起こしたと考えられる。

円盤状結晶配向アパタイトのＳａｍｐｌｅＣ−３に対し、盤面をＳｉＣ研磨ペーパー（１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を用いて両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：４．００×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．１４６ｃｍ^２）。その後、４００℃〜７５０℃の温度範囲においてインピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。

上記の測定データからナイキストプロットを描いてから各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

ＳａｍｐｌｅＣ−３におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４００℃の約３．２０×１０^−５Ｓｃｍ⁻¹から７５０℃の約１．７５×１０^−３Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図２２）。

［比較例３］
＜ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体の作製＞
ＳａｍｐｌｅＣ−３の比較試料として，ＳａｍｐｌｅＣ−３と同一の平均化学組成を有するケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体を作製した。
ＳａｍｐｌｅＡ−３とＳａｍｐｌｅＢ−３を［ＳａｍｐｌｅＡ−３：ＳａｍｐｌｅＢ−３］＝［１６．７：８３．３］の重量％で秤量・混合して粉末状混合物を得た。この粉末状混合物を直径約５．５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で５０時間保持し、さらに室温まで２時間かけて冷却した。この試料を粉砕・混合して粉末試料を得た。さらに、当該粉末試料を直径約５．５ｍｍ×高さ約１０ｍｍのペレット状に一軸加圧成形し、電気炉中で室温から１６００℃まで１時間かけて昇温し、引き続き１６００℃で２時間保持し、さらに室温まで５時間かけて冷却し、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体を作製した（ＳａｍｐｌｅＤ−３）。

上記のＳａｍｐｌｅＤ−３の試料表面から、Ｘ線粉末回折装置を用いて回折Ｘ線のプロフィル強度を測定した。当該Ｘ線粉末回折パターンは、結晶粒子がランダムに配向したケイ酸ランタンオキシアパタイトのＸ線粉末回折パターンに酷似していた。すなわち、上記のＳａｍｐｌｅＤ−３を構成する結晶粒子は特定の方向に配向していないことから、当該多結晶体はランダム配向多結晶体であることが確かめられた。

ＳａｍｐｌｅＤ−３に対し、この試料をダイヤモンドカッターで切断して円盤状（厚み約１．５ｍｍ）の試料を得た。さらにＳｉＣ研磨ペーパー（１２０、４００、８００、１５００−ｇｒｉｄ）にて機械研磨し、Ｐｔスパッタ装置を使用し、両研磨面を白金膜で覆って電極とした（試料の厚み：９．５０×１０^−２ｃｍ、電極の面積：０．２３８ｃｍ^２）。その後、インピーダンスアナライザを用いて交流インピーダンス測定を行った。

上記の測定データからナイキストプロットを描いて各温度におけるバルク抵抗値Ｒ_ｂ（Ω）と粒界抵抗値Ｒ_ｇｂ（Ω）の合計値であるＲ_{ｔｏｔａｌ}（＝Ｒ_ｂ＋Ｒ_ｇｂ）を求めた。さらに、これらの値をもとに、各温度におけるイオン伝導度σ_{ｔｏｔａｌ}（Ｓｃｍ⁻¹）を式（１）により求めた。

ＳａｍｐｌｅＤ−３におけるσ_{ｔｏｔａｌ}値は４００℃の約１．４１×１０^−５Ｓｃｍ⁻¹から７５０℃の約９．３７×１０^−４Ｓｃｍ⁻¹まで、温度の上昇にともない一様に増加した（図２２）。

＜本発明の結晶配向アパタイトとケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするランダム配向多結晶体との比較＞
前記ＳａｍｐｌｅＣ−３のσ_{ｔｏｔａｌ}値と上記ＳａｍｐｌｅＤ−３のσ_{ｔｏｔａｌ}値を比較することで、４５０℃から７５０℃の温度範囲においてＳａｍｐｌｅＣ−３のσ_{ｔｏｔａｌ}値の方がＳａｍｐｌｅＤ−３のσ_{ｔｏｔａｌ}値よりも高いことが示された。

上記から、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子としてＫ_２ＯとＦが固溶したケイ酸ランタンオキシアパタイトの板状結晶粒子を用い、さらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末として化学組成がＬａ_２Ｏ_３：４６．４９モル％；ＳｉＯ_２：５１．１１モル％；Ａｌ_２Ｏ_３：２．３９モル％のセラミックス粉末を用いて得られる結晶配向アパタイトは、平均化学組成が同一のランダム配向多結晶体と比較して、酸化物イオン伝導度の向上が確認できた。

以上の実施例・比較例、及び実験例より、本発明の結晶配向アパタイトは、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするテンプレート粒子に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が不均一に分布していることを特徴とすること、また、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とするセラミックス粉末に含まれる１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が不均一に分布していることを特徴とすることが確認された。

本発明のケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトによって、高い酸化物イオン伝導度を有する酸化物イオン伝導体及び固体電解質を提供することができる。

Ａ 実施例１で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−１−１）において、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相
Ｂ 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）において、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子の粒界に存在する間隙相
Ｃ 実施例２で得られた円盤状結晶配向アパタイト（ＳａｍｐｌｅＣ−２）において、最大面積を有するＫ元素分布領域

Claims (19)

1. ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とし、第１の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素を含むセラミックス粉末を少なくとも原料として生成されたケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶配向アパタイトであって、前記結晶配向アパタイト中において前記第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素の分布状態が比較的高濃度で分布する領域である第１の個々の元素分布領域と、前記第１の個々の元素分布領域以外であり、かつ前記第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が比較的低濃度で分布する領域の形成により不均一であることを特徴とする結晶配向アパタイト。
2. 前記原料がさらにケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とし、第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素を含むテンプレート粒子を含み、前記テンプレート粒子中に含まれる前記第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素の分布状態が比較的高濃度で分布する領域である第２の個々の元素分布領域と、前記第２の個々の元素分布領域以外であり、かつ前記第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が比較的低濃度で分布する領域の形成により不均一であることを特徴とする結晶配向アパタイト。
3. 結晶配向アパタイトの任意の断面上において、前記第２の個々の元素分布領域の最大面積の方が前記第１の個々の元素分布領域の最大面積より大きいことを特徴とする請求項２に記載の結晶配向アパタイト。
4. 結晶配向アパタイトの任意の断面上において、第１の個々の元素分布領域の面積が５００μｍ^２以下であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイト。
5. 結晶配向アパタイトの配向方向に平行な断面上において、第２の個々の元素分布領域の面積が１００００μｍ^２以下であることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイト。
6. 結晶配向アパタイトの任意の断面上において、第１の個々の微量又は少量元素の分布領域の総面積の割合が８％以下であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイト。
7. 第1の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ、ＧｅおよびＢからなる群から選択される元素であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイト。
8. 第２の１種類もしくは複数種類の微量又は少量元素が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌからなる群から選択される元素であることを特徴とする請求項２から請求項７までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイト。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＭｇＯが８．２２モル％から１６．６６％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
10. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＢａＯが２．５９モル％から１６．６７モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
11. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＳｒＯが１．５９モル％から６．０２モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
12. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＣａＯが０．９３モル％から６．７８モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
13. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＡｌ_２Ｏ_３が１．００モル％から７．４４モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
14. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＧａ_２Ｏ_３が２．３８モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
15. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＦｅ_２Ｏ_３が２．３９モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
16. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＧｅＯ_２が４．９３モル％から３９．１３モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
17. 請求項１から請求項８までのいずれか1項に記載の結晶配向アパタイトに、少なくともＢ_２Ｏ_３が２．３９モル％から９．９９モル％含まれることを特徴とする結晶配向アパタイト。
18. 前記テンプレート粒子を作製する第１の工程と、 前記セラミックス粉末を作製する第２の工程と、 少なくとも前記テンプレート粒子と前記セラミックス粉末とを所定の割合で混合し、その後ドクターブレード法又はカレンダー法等のシート成形法を用いて成形体を作製する第３の工程と、前記成形体を焼成することにより、前記テンプレート粒子を起点として前記セラミックス粉末を焼結させ、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が配向した多結晶体を作製する第４の工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の結晶配向アパタイトの製造方法。
19. 前記セラミックス粉末を作製する第２の工程と、ドクターブレード法又はカレンダー法等のシート成形法を用いて成形体を作製する第３の工程と、前記成形体を焼成することにより、前記セラミックス粉末を焼結させ、ケイ酸ランタンオキシアパタイトを主成分とする結晶粒子が配向した多結晶体を作製する第４の工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の結晶配向アパタイトの製造方法。