Dzięki ciągłemu rozwojowi nowoczesnych technologii odbudowy zębów, tlenek cyrkonu stopniowo stał się ważnym materiałem do produkcji wypełnień stomatologicznych ze względu na swoje doskonałe właściwości mechaniczne i znakomitą biokompatybilność.
Jako wysokowydajny materiał ceramiczny tlenek cyrkonu nie tylko ma wysoką wydajność, ale także spełnia estetyczne potrzeby pacjentów. Podczas oceny wydajności materiałów z tlenku cyrkonu, wytrzymałość na pękanie jest ważnym wskaźnikiem, który bezpośrednio wpływa na kliniczną żywotność i niezawodność wypełnienia.
Czym jest odporność na pękanie?
Wytrzymałość na pękanie definiuje się jako zdolność materiału do przeciwstawienia się pęknięciom, zwykle w jednostkach MPa·m1/2.
Wskaźnik ten określa zdolność materiału do zapobiegania dalszemu rozszerzaniu się pęknięć pod wpływem naprężeń. W przypadku materiałów do wypełnień stomatologicznych wyższa odporność na pękanie oznacza dłuższą żywotność. W zastosowaniach praktycznych odporność na pękanie bezpośrednio wpływa na niezawodność i trwałość materiału, a właściwości materiału, mikrostruktura, proces przygotowania i obróbka powierzchni są ważnymi czynnikami wpływającymi na odporność na pękanie.
Wytrzymałość na pękanie cyrkonii
Tlenek cyrkonu ma unikalny mechanizm hartowania przez przemianę fazową, który jest kluczem do doskonałej odporności na pękanie. Gdy materiał jest poddawany naprężeniom, transformacja fazy tetragonalnej w fazę jednoskośną spowoduje rozszerzenie objętości i wygeneruje pole naprężeń ściskających na czubku pęknięcia, co może skutecznie zahamować rozprzestrzenianie się pęknięcia. Ta indukowana naprężeniem przemiana fazowa jest zasadniczym powodem, dla którego cyrkonia ma wysoką odporność na pękanie.
Mikrostruktura ma decydujący wpływ na odporność na pękanie. Rozmiar, rozkład i orientacja ziaren materiału będą miały wpływ na efekt hartowania przez przemianę fazową. Mniejszy rozmiar ziarna bardziej sprzyja poprawie stabilności materiału, ale zbyt mały zmniejszy efekt hartowania przez przemianę fazową. Dlatego też sposób optymalizacji rozmiaru ziarna odgrywa ważną rolę w poprawie odporności na pękanie.
Porównanie odporności na pękanie różnych rodzajów cyrkonii
Różne rodzaje cyrkonii mają różną wytrzymałość na pękanie. Tradycyjna cyrkonia 3Y-TZP ma wyższą wartość wytrzymałości na pękanie około 6,9 MPa·m1/2 ze względu na wyższą zawartość fazy tetragonalnej, więc ten materiał ma doskonałe właściwości kliniczne, a jego przejrzystość jest również stosunkowo wysoka.
Najnowsze badania pokazują, że dodanie zawartości fazy sześciennej sprawi, że cyrkonia będzie bardziej przezroczysta, ale odporność na pękanie zmniejszy się. Odporność na pękanie niektórych wysoce przezroczystych cyrkonii może wynosić zaledwie 5,0 MPa·m1/2, a nowy wielowarstwowy materiał cyrkonii ma rozsądną strukturę gradientową, zachowując jednocześnie wystarczającą odporność na pękanie i osiągając dobre efekty estetyczne.
Wpływ obróbki powierzchni na wytrzymałość na pękanie
Procesy obróbki powierzchni mają złożony wpływ na odporność na pękanie. Prawidłowe szlifowanie może poprawić odporność na pękanie poprzez indukowanie naprężeń powierzchniowych, ale nadmierne szlifowanie może mieć odwrotny skutek, powodując wady powierzchni.
Podobnie, procesy precyzyjnego polerowania mogą również poprawić jakość powierzchni i odporność na pękanie.
Glazurowanie jest również rodzajem obróbki powierzchni. Proces ten może poprawić efekt estetyczny, ale może zmniejszyć wytrzymałość na pękanie cyrkonii. Zgodnie z danymi eksperymentalnymi wytrzymałość na pękanie próbek cyrkonii poddanych obróbce szkliwem jest znacznie niższa niż próbek, które zostały jedynie polerowane.
Mimo że obróbka cieplna może łagodzić naprężenia powstające podczas przetwarzania, może również powodować zmiany fazowe, wpływając tym samym na odporność na pękanie.
Dlatego też należy ostrożnie wybierać najbardziej odpowiedni proces obróbki powierzchni.
Sugestie dotyczące zastosowań klinicznych
W zastosowaniach klinicznych wybór materiałów z tlenku cyrkonu musi uwzględniać wiele czynników kompleksowo. Na podstawie oceny odporności na pękanie zalecamy, aby przy wyborze materiałów do wypełnień priorytetowo traktować wymagania funkcjonalne miejsca wypełnienia.
W przypadku zębów tylnych, które często muszą wytrzymywać większe siły żucia, zalecamy wybór tlenku cyrkonu 3Y-TZP o wyższej odporności na pękanie, natomiast w przypadku zębów przednich można wybrać tlenek cyrkonu o wysokiej przejrzystości, aby zachować równowagę między estetyką a wydajnością.
Optymalizacja procesu operacji klinicznych jest bardzo ważna dla utrzymania odporności materiału na pękanie. Zalecamy korzystanie z technologii przetwarzania CAD/CAM, która jest precyzyjną technologią przetwarzania, która może zapewnić dokładność odbudowy. Jednocześnie siła szlifowania i czas muszą być ściśle kontrolowane podczas obróbki powierzchni. Najlepiej jest stosować procedurę polerowania krok po kroku, aby uniknąć nadmiernej koncentracji naprężeń.
Wniosek
Wytrzymałość na pękanie, jako podstawowy wskaźnik wydajności materiałów cyrkonowych, odgrywa bardzo ważną rolę w długoterminowym użytkowaniu i niezawodności wypełnień. Dziękujemy za przeczytanie tego artykułu i mamy nadzieję, że może on Ci pomóc.
Dalsza lektura: Przewodnik po materiałach cyrkonowych