Charakterystyka cyrkonu

Najpopularniejsze systemy ceramiki dentystycznej to materiały na bazie krzemionki, leucytu, dwukrzemianu litu, tlenku glinu i tlenku cyrkonu. Obecnie ceramika na bazie tlenku cyrkonu jest najbardziej zbadanym, trudnym badaniem z różnych powodów.

Cyrkon (dwutlenek cyrkonu, ZrO2), określana również jako „stal ceramiczna”, ma optymalne właściwości do użytku dentystycznego: doskonała ciągliwość, wytrzymałość i odporność na zmęczenie, a także doskonałe właściwości na zużycie i biokompatybilność.

Cyrkon (Zr) to bardzo mocny metal o podobnych właściwościach chemicznych i fizycznych do tytanu (Ti). Nawiasem mówiąc, Zr i Ti to dwa metale powszechnie stosowane w implantologii, głównie dlatego, że nie hamują komórek tworzących kości (osteoblastów), które są niezbędne do osteointegracji.

Cyrkonia dentystyczna jest najczęściej modyfikowaną itrią (Y2O3) tetragonalny polikryształ cyrkonu (Y-TZP). Dodawany jest itru, który stabilizuje przemiany struktury krystalicznej podczas wypalania w podwyższonej temperaturze i poprawia właściwości fizyczne tlenku cyrkonu. Po podgrzaniu faza jednoskośna tlenku cyrkonu zaczyna przekształcać się w fazę tetragonalną w 1187 °C, osiąga szczyt przy 1197 °C i kończy się w 1206 °C. Podczas chłodzenia transformacja z fazy tetragonalnej do fazy jednoskośnej rozpoczyna się w 1052°C, osiąga szczyty w 1048°C i kończy w 1020°C, wykazując zachowanie histerezy. Wiadomo, że przemiana fazowa tetragonalna cyrkonu w monoskośną jest przemianą martenzytyczną. Podczas tej przemiany fazowej tlenku cyrkonu komórka elementarna o konfiguracji jednoskośnej zajmuje około 4% więcej objętości niż konfiguracja tetragonalna, co stanowi stosunkowo dużą zmianę objętości. Mogłoby to skutkować powstawaniem pęknięć ceramicznych, gdyby nie stosowano tlenków stabilizujących. Ceria (CeO2), itria (Y2O3), tlenek glinu (Al2O3), magnezję (MgO) i wapń (CaO) stosowano jako tlenki stabilizujące. Tak więc, ponieważ faza jednoskośna nie tworzy się w normalnych warunkach chłodzenia, fazy kubiczna i tetragonalna są zachowane i unika się tworzenia pęknięć w wyniku przemian fazowych. Należy również wziąć pod uwagę, że stabilizacja struktur tetragonalnych i sześciennych wymaga różnych ilości domieszek (stabilizatorów). Faza tetragonalna jest stabilizowana przy niższych stężeniach domieszek niż faza kubiczna. Jednak innym sposobem stabilizacji fazy tetragonalnej w temperaturze pokojowej jest zmniejszenie wielkości kryształów (krytyczny średni rozmiar ziarna to< 0,3="" µm).="" efekt="" ten="" przypisano="" różnicy="" energii="" powierzchniowej.="" w="" związku="" z="" tym="" ceramika="" na="" bazie="" tlenku="" cyrkonu="" stosowana="" do="" celów="" biomedycznych="" zwykle="" występuje="" jako="" metastabilny="" tetragonalny="" częściowo="" stabilizowany="" tlenek="" cyrkonu="" (psz)="" w="" temperaturze="" pokojowej.="" metastabilny="" oznacza,="" że="" ​​uwięziona="" energia="" nadal="" istnieje="" w="" materiale,="" aby="" doprowadzić="" go="" z="" powrotem="" do="" fazy="" jednoskośnej.="" okazało="" się,="" że="" silnie="" zlokalizowane="" naprężenie="" poprzedzające="" propagujące="" pęknięcie="" jest="" wystarczające,="" aby="" wywołać="" transformację="" ziaren="" tlenku="" cyrkonu="" w="" pobliżu="" wierzchołka="" pęknięcia.="" w="" tym="" przypadku,="" zwiększenie="" objętości="" o="" 4%="" staje="" się="" korzystne,="" zasadniczo="" ściskając="" pęknięcie="" do="" zamknięcia="" i="" zwiększając="" ciągliwość,="" znaną="" jako="" hartowanie="">