Характеристики цирконію

Найпопулярнішими стоматологічними керамічними системами є матеріали на основі кремнезему, лейциту, дисилікату літію, оксиду алюмінію та цирконію. В даний час кераміка на основі цирконію є найбільш вивченими, складними дослідженнями з різних причин.

Діоксид цирконію (діоксид цирконію, ZrO2), також називається «керамічна сталь», має оптимальні властивості для стоматологічного використання: чудову міцність, міцність та стійкість до втоми, а також чудові властивості зносу та біосумісність.

Цирконій (Zr) є дуже міцним металом з подібними хімічними та фізичними властивостями до титану (Ti). До речі, Zr і Ti є двома металами, які зазвичай використовуються в стоматології на імплантатах, в основному тому, що вони не інгібують клітини, що утворюють кістку (остеобласти), які необхідні для остеоінтеграції.

Зубний цирконій, найчастіше, є модифікованим ітрієм (Y2O3) тетрагональний полікристал цирконію (Y-TZP). Іттрій додається для стабілізації перетворення кристалічної структури під час випалу при підвищеній температурі та покращення фізичних властивостей цирконію. При нагріванні моноклінна фаза діоксиду цирконію починає трансформуватися в тетрагональну фазу при 1187 °C, досягає максимуму при 1197 °C і закінчується при 1206 °C. При охолодженні перетворення від тетрагональної до моноклінної фази починається при 1052 °C, досягає максимуму при 1048 °C і закінчується при 1020 °C, демонструючи гістерезис. Відомо, що фазове перетворення диоксиду цирконію з тетрагонального в моноклінічне є мартенситним перетворенням. Під час цього фазового перетворення диоксиду цирконію елементарна комірка моноклінної конфігурації займає приблизно на 4% більше об’єму, ніж тетрагональна конфігурація, що є відносно великою зміною об’єму. Це може призвести до утворення керамічних тріщин, якщо не використовувати стабілізуючі оксиди. Церія (CeO2), ітрій (Ю2O3), глинозем (Ал2O3), магнезія (MgO) і кальцій (CaO) були використані як стабілізуючий оксид. Отже, оскільки моноклінна фаза не утворюється за нормальних умов охолодження, кубічна та тетрагональна фази зберігаються, а утворення тріщин внаслідок фазового перетворення уникає. Важливо також враховувати, що для стабілізації тетрагональних і кубічних структур потрібна різна кількість легуючих речовин (стабілізаторів). Тетрагональна фаза стабілізується при нижчих концентраціях допантів, ніж кубічна фаза. Однак іншим способом стабілізації тетрагональної фази при кімнатній температурі є зменшення розміру кристала (критичний середній розмір зерна становить< 0,3="" мкм).="" цей="" ефект="" пояснюється="" різницею="" поверхневої="" енергії.="" отже,="" кераміка="" на="" основі="" диоксиду="" цирконію,="" що="" використовується="" для="" біомедичних="" цілей,="" зазвичай="" існує="" як="" метастабільний="" тетрагональний="" частково="" стабілізований="" діоксид="" цирконію="" (psz)="" при="" кімнатній="" температурі.="" метастабільність="" означає,="" що="" уловлена="" ​​енергія="" все="" ще="" існує="" в="" матеріалі,="" щоб="" повернути="" його="" в="" моноклінну="" фазу.="" виявилося,="" що="" сильно="" локалізованого="" напруження="" перед="" тріщиною,="" що="" поширюється,="" достатньо="" для="" того,="" щоб="" зерна="" цирконію="" трансформувалися="" поблизу="" вершини="" тріщини.="" у="" цьому="" випадку="" збільшення="" об’єму="" на="" 4%="" стає="" корисним,="" по="" суті="" стискаючи="" тріщину="" до="" закриття="" і="" збільшуючи="" в’язкість,="" відоме="" як="" трансформаційне="">