Cirkonija oksīda īpašības

Populārākās zobu keramikas sistēmas ir materiāli uz silīcija dioksīda, leicīta, litija disilikāta, alumīnija oksīda un cirkonija bāzes. Pašlaik cirkonija keramika ir visvairāk pētīta, dažādu iemeslu dēļ izaicinoši pētījumi.

Cirkonijs (cirkonija dioksīds, ZrO2), kas saukts arī par "keramikas tēraudu", ir optimālas īpašības lietošanai zobārstniecībā: izcila stingrība, izturība un noguruma izturība, kā arī izcilas nodiluma īpašības un biosaderība.

Cirkonijs (Zr) ir ļoti spēcīgs metāls ar līdzīgām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām kā titānam (Ti). Starp citu, Zr un Ti ir divi metāli, ko parasti izmanto implantu zobārstniecībā, galvenokārt tāpēc, ka tie neinhibē kaulu veidojošās šūnas (osteoblastus), kas ir būtiskas osseointegrācijai.

Zobu cirkonijs visbiežāk ir modificēts itrijs (Y2O3) tetragonāls cirkonija polikristāls (Y-TZP). Itriju pievieno, lai stabilizētu kristāla struktūras transformāciju apdedzināšanas laikā paaugstinātā temperatūrā un uzlabotu cirkonija fizikālās īpašības. Sildot, cirkonija monoklīniskā fāze sāk pārveidoties par tetragonālo fāzi 1187 ° C temperatūrā, sasniedz maksimumu pie 1197 ° C un beidzas pie 1206 ° C. Atdzesējot, transformācija no tetragonālās uz monoklīnisko fāzi sākas pie 1052 °C, sasniedz maksimumu pie 1048 °C un beidzas pie 1020 °C, parādot histerēzes uzvedību. Ir zināms, ka cirkonija tetragonāla-monoklīniskā fāzes transformācija ir martensīta transformācija. Šīs cirkonija fāzes transformācijas laikā monoklīniskās konfigurācijas vienības šūna aizņem apmēram par 4% vairāk tilpuma nekā tetragonālā konfigurācija, kas ir salīdzinoši lielas tilpuma izmaiņas. Ja netiks izmantoti stabilizējoši oksīdi, tas var izraisīt keramikas plaisu veidošanos. Cerija (CeO2), itrija (Y2O3), alumīnija oksīds (Al2O3), magnēziju (MgO) un kalciju (CaO) izmantoja kā stabilizējošus oksīdus. Tātad, tā kā monoklīniskā fāze neveidojas normālos dzesēšanas apstākļos, kubiskā un tetragonālā fāze tiek saglabāta, un tiek novērsta plaisu veidošanās fāzes transformācijas dēļ. Ir arī svarīgi ņemt vērā, ka tetragonālo un kubisko struktūru stabilizēšanai ir nepieciešams atšķirīgs dopantu (stabilizatoru) daudzums. Tetragonālā fāze tiek stabilizēta pie zemākām dopanta koncentrācijām nekā kubiskā fāze. Tomēr vēl viens veids, kā stabilizēt tetragonālo fāzi istabas temperatūrā, ir samazināt kristāla izmēru (kritiskais vidējais graudu izmērs ir< 0,3="" μm)="" .="" šis="" efekts="" ir="" saistīts="" ar="" virsmas="" enerģijas="" atšķirību.="" līdz="" ar="" to="" keramika="" uz="" cirkonija="" bāzes,="" ko="" izmanto="" biomedicīnas="" nolūkos,="" parasti="" pastāv="" kā="" metastabils="" tetragonāls="" daļēji="" stabilizēts="" cirkonijs="" (psz)="" istabas="" temperatūrā.="" metastabils="" nozīmē,="" ka="" materiālā="" joprojām="" pastāv="" iesprostotā="" enerģija,="" lai="" to="" atgrieztu="" monoklīniskajā="" fāzē.="" izrādījās,="" ka="" ļoti="" lokalizētais="" spriegums="" pirms="" plaisas="" izplatīšanās="" ir="" pietiekams,="" lai="" izraisītu="" cirkonija="" graudu="" transformāciju="" plaisas="" gala="" tuvumā.="" šajā="" gadījumā="" 4%="" tilpuma="" palielinājums="" kļūst="" izdevīgs,="" būtībā="" saspiežot="" plaisu="" līdz="" aizvērtai="" un="" palielinot="" stingrību,="" ko="" sauc="" par="" transformācijas="">