水基电泳氧化薄膜力学性能的研究(4)

众所周知,牙齿无法自我修复,更无法再生长。人的牙齿一旦受到损伤而脱落,便没有自然替代品来完成牙齿的工作。因此,齿科材料做成的义齿和齿科修


众所周知,牙齿无法自我修复,更无法再生长。人的牙齿一旦受到损伤而脱落,便没有自然替代品来完成牙齿的工作。因此,齿科材料做成的义齿和齿科修复技术就应运而生。

齿科陶瓷材料是指用于修补缺损牙齿或替代缺损、缺失的牙列,使其恢复解剖形态、功能和外观的各种材料[11]。目前,齿科陶瓷材料在齿科修复材料中属于化学性能最稳定的材料,具有良好的生物相容性与安全性,作为种植体对人体几乎没有什么危害。同时,齿科陶瓷材料着色性好,表面光泽度高,是最接近天然牙齿的材料,具有很好的美观性。

氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷可分为单晶氧化铝陶瓷和多晶氧化铝陶瓷。单晶氧化铝的机械性能、化学稳定性及生物相容性都优于多晶氧化铝。氧化铝在烧结过程中,相邻氧化铝颗粒的接触点融化,形成晶状区,随着原子迁移,晶状区增大、晶界移动,颗粒间的孔隙减少,晶界的迁移形成相互交错的致密晶体结构,大大提高了氧化铝陶瓷的强度。

氧化铝陶瓷的机械强度高、熔点高、耐腐蚀、生物相容性强。在氧化铝中添加少量的氧化铈可产生蓝白色荧光效果,与天然牙较为相似。作为齿科材料,氧化铝陶瓷强度与硬度远高于其他无机齿科材料,但因其弯曲强度和韧性与其他陶瓷材料一样,在使用过程中极易产生脆性断裂。若要制作氧化铝陶瓷义齿,就需要进行增韧处理,处理过程较为复杂。

长瓷石

长瓷石是以钾、钠的硅铝酸盐为主要构成物质的四元系统陶瓷。与真正的陶瓷不同,长瓷石是更接近于玻璃的陶瓷,其自然逼真的颜色与光泽与自然牙极为接近,因此长瓷石在牙科美容领域的应用更为广泛。又因长瓷石的压缩强度、弯曲强度、弹性模量和线膨胀系数与牙釉质相似,烧结后的烤瓷材料硬度和耐磨性与牙釉质相似。与其他陶瓷材料相同,长瓷石陶瓷耐化学腐蚀,生物相容性好,能长期存在于口腔而不与唾液和微生物反应,同时如同其他陶瓷材料,其脆性大,易折。用这类瓷粉烧制成的牙修复体光泽好、美观,但其弯屈强度通常仅有50—80MPa,需要和强度高的合金或陶瓷联合应用[12]。

氧化锆陶瓷

氧化锆(ZrO2)是新型陶瓷生物材料,其特点为:1、氧化锆陶瓷的热导率在很大温度变化范围内变化很小,几乎为一个常数;2、它的热导率的值很小,在特定温度范围内,为所有致密陶瓷中最低;3、它的弹性模量很大,有很强的缓解应力的能力;4、它的硬度很高,从而有很好的抗腐蚀性能。5、氧化锆材料具有较低的密度,陶瓷的重量不会对人体造成负担;即是说氧化锆具有高韧性、熔点高、硬度大、密度小,常温下导电率低,热导率低,化学性能稳定的特点。常压下氧化锆有三种晶体相:低温单斜相(M)、高温四方相(T)和更高温度下的立方相(C)。因而随着温度的变化氧化锆会发生相变,产生显著的体积效应。单斜相与四方相之间的体积变化大约为7%,当加热到1200℃时单斜相转变为四方相,体积缩小。冷却时四方相转变为单斜相,体积膨胀。这些变化伴随着能量的吸收,也就是说当材料受到外力作用产生微裂纹时,裂纹尖端的四方相晶体在应力作用下向着更稳定的单斜相转变,随着体积的膨胀和形状变化,裂纹尖端的应力场改变,阻止了裂纹的扩展,此时,裂纹的延伸则需要在更高的外界应力下才会发生,这种机制称为氧化锆的应力诱导相变机制。氧化锆的这种应力诱导相变机制使陶瓷的硬度和抗性大大的提高,部分稳定氧化钇陶瓷抗弯强度可达900-1200MPa[13],断裂韧性可达15MPa·m-1。

目前临床应用的大部分全瓷材料仍然存在修复体易折裂、修复所需牙体预备量过大、全瓷桥连接体过大、桥体跨度受限等问题,牙科全瓷材料的力学性能仍有待进一步提高[14]。相较于氧化铝,氧化锆陶瓷由于其特有的应力诱导相变机制显现出更高的机械性能、韧性(大约是氧化铝陶瓷的2-3倍)。利用氧化锆陶瓷制成的义齿具有诸多优点:1、光学性能好,做出的氧化锆义齿透光性好,较为真实,并且不会如金属义齿一般发黑变暗。2、生物相容性好,导热系数小有利于保护牙髓,耐酸碱抗氧化可以防止腐蚀,无毒,不会刺激牙龈,不会引起牙龈的过敏。3、高精度与贴合性,氧化锆的机械性能好、韧性高、可塑性强,易于加工的特点使氧化锆陶瓷做的义齿可以紧密的贴合自然牙,保证了边缘的密闭,减少与自然牙的磨损减少种植后的再损坏。4、安装后无需拆除,氧化锆稳定的化学性质使之不与空气、水等电解质反应,常温下绝缘,不阻挡X射线,不影响CT、核磁共振检查。5、高强度、韧性,氧化锆因其独特的应力诱导相变机制,抗破裂能力很强,破裂后的固化能力保证了其可靠性。