Karakteristika af zirconia

De mest populære dentale keramiske systemer er silica-, leucit-, lithiumdisilikat-, aluminiumoxid- og zirconiumoxidbaserede materialer. I øjeblikket er zirconia-baseret keramik den mest undersøgte, udfordrende forskning af forskellige årsager.

Zirconia (zirconiumdioxid, ZrO2), også kaldet "keramisk stål", har optimale egenskaber til dental brug: overlegen sejhed, styrke og udmattelsesbestandighed, foruden fremragende slidegenskaber og biokompatibilitet.

Zirconium (Zr) er et meget stærkt metal med lignende kemiske og fysiske egenskaber som titanium (Ti). Zr og Ti er i øvrigt to metaller, der almindeligvis anvendes i implantat-tandplejen, mest fordi de ikke hæmmer de knogledannende celler (osteoblaster), som er afgørende for osseointegration.

Dental zirconia er oftest en modificeret yttriumoxid (Y2O3tetragonal zirconia polykrystal (Y-TZP). Yttria tilsættes for at stabilisere krystalstrukturtransformationen under brænding ved forhøjet temperatur og forbedre de fysiske egenskaber af zirconia. Ved opvarmning begynder den monokliniske fase af zirconia at transformere til den tetragonale fase ved 1187 °C, topper ved 1197 °C og slutter ved 1206 °C. Ved afkøling starter transformationen fra den tetragonale til den monokliniske fase ved 1052 °C, topper ved 1048 °C og slutter ved 1020 °C, hvilket udviser en hystereseadfærd. Transformationen af ​​zirconia tetragonal-til-monoklin fase er kendt for at være en martensitisk transformation. Under denne zirconiafasetransformation optager enhedscellen med monoklinisk konfiguration omkring 4 % mere volumen end den tetragonale konfiguration, hvilket er en relativt stor volumenændring. Dette kunne resultere i dannelse af keramiske revner, hvis der ikke blev brugt stabiliserende oxider. Ceria (CeO2), yttria (Y2O3), aluminiumoxid (Al2O3), magnesiumoxid (MgO) og calcia (CaO) er blevet brugt som stabiliserende oxider. Så da den monokliniske fase ikke dannes under normale afkølingsforhold, bibeholdes de kubiske og tetragonale faser, og revnedannelse på grund af fasetransformation undgås. Det er også vigtigt at overveje, at stabiliseringen af ​​de tetragonale og kubiske strukturer kræver forskellige mængder af dopingmidler (stabilisatorer). Den tetragonale fase stabiliseres ved lavere doteringsmiddelkoncentrationer end den kubiske fase. En anden måde at stabilisere den tetragonale fase ved stuetemperatur på er imidlertid at reducere krystalstørrelsen (den kritiske gennemsnitlige kornstørrelse er< 0,3="" μm).="" denne="" effekt="" er="" blevet="" tilskrevet="" en="" overfladeenergiforskel.="" som="" følge="" heraf="" eksisterer="" zirconiumoxid-baseret="" keramik,="" der="" anvendes="" til="" biomedicinske="" formål,="" typisk="" som="" en="" metastabil="" tetragonal="" delvis="" stabiliseret="" zirconia="" (psz)="" ved="" stuetemperatur.="" metastabil="" betyder,="" at="" fanget="" energi="" stadig="" eksisterer="" i="" materialet="" for="" at="" drive="" det="" tilbage="" til="" den="" monokliniske="" fase.="" det="" viste="" sig,="" at="" den="" stærkt="" lokaliserede="" spænding="" forud="" for="" en="" udbredende="" revne="" er="" tilstrækkelig="" til="" at="" få="" zirconiumoxidkorn="" til="" at="" transformere="" sig="" i="" nærheden="" af="" ​​revnespidsen.="" i="" dette="" tilfælde="" bliver="" volumenstigningen="" på="" 4="" %="" gavnlig,="" idet="" den="" i="" det="" væsentlige="" klemmer="" revnen="" til="" tæt="" og="" øger="" sejheden,="" kendt="" som="">