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氧化锆陶瓷的体外磨损性能研究

出处:氧化锆陶瓷 人气:发表时间:2017-11-10 8:33:34
  牙齿的磨损伴随着咀嚼功能的行使而始终存在,但天然牙齿之间的磨损速度一般较为缓慢且相对恒定,因为不同牙齿釉质之间的理化性能和磨损性能比较接近[8]。随着氧化锆陶瓷材料以其优越的美学效果和广泛的生物相容性而越来越多的被应用到临床,氧化锆陶瓷在口内与天然牙及其他修复材料在咀嚼运动时,会通过接触、摩擦,而产生磨损[9]。以往虽有很多学者做过陶瓷材料磨损方面的研究,但大多集中于比较不同陶瓷在不同条件下与天然牙之间的磨损效果,进而评估不同陶瓷相对于天然牙的磨损性能[10-12]。然而磨损是两个物体之间相互作用的结果,口腔内上下颌经常有不同修复体配副,且修复体与天然牙配副磨损的机制也不同,本研究旨在探究氧化锆陶瓷与其他具有代表性的对颌材料之间的磨损规律,并在实验中选择天然牙釉质、二硅酸锂铸瓷和长石质饰瓷作为代表。在口腔医学研究领域,由于健康人离体牙的来源有限,且人牙釉质厚度薄、有特殊的解剖外形,很难制备出足够尺寸的用于体外研究的标准试样。为了寻找用于体外研究中人牙釉质的合适替代品,一些学者试图找出一种理化性能及磨损性能均与人牙釉质比较接近的陶瓷材料[13],并通过研究对比人、牛、猪、羊4种哺乳动物牙釉质的化学成分及结构性能,得出了牛牙釉质和人牙釉质最为相似的结论[14-15], 故本实验选择牛牙代替天然牙进行研究。由表2~3数据可以看出,3种配副材料(下试样)的高度损失量和体积损失量均为长石质饰瓷最高,由高到低依次为长石质饰瓷>二硅酸锂铸瓷>牛牙釉质,这可能与3者的硬度和弹性模量之间的差异有关。有学者针对纳米复合材料(金属)的研究结果显示,其耐磨性与H/E(硬度与弹性模量之比)成正比,即H/E比值越高,耐磨性越好,磨损量越小[16]。而本试验中陶瓷与釉质配副的实验结果显示,H/E比值越高,磨损量越大,呈现出与纳米复合材料的耐磨特性相反的特点。可以看出,磨损实验后长石质饰瓷的表面粗糙度最高,二硅酸锂铸瓷次之,牛牙釉质的表面粗糙度最低,并且与之配副的3组上试样氧化锆陶瓷的表面粗糙度也表现出同样的变化规律。从微观形貌分析(图1)可以看出:牛牙釉质对应上试样的磨损面磨痕不明显,数量很少,并且深度较浅;二硅酸锂铸瓷的磨损面表现为深浅不一的犁沟状磨痕,其对应上试样的磨损面磨痕虽较少,但却存在少量较深的磨痕;长石质饰瓷磨损面表现为相对二硅酸锂铸瓷深度较为均匀的密集犁沟状磨痕,其对应上试样的磨损面呈现出数量较多且深浅差异更大的宽磨痕。3组摩擦副表面磨损行为的微观形貌分析结果与所测量出的磨损后的高度及体积损失量一致。Leyland等[16]研究表明,纳米复合材料的磨损量与其H/E比值呈负相关关系,本实验试图验证这一规律是否适用于牙釉质及陶瓷材料的磨损过程,但实验结果却显示出相反的相关关系。究其原因有多种可能,有学者认为不同陶瓷材料表现出不同的磨损性能与其微观结构的差异密不可分,如晶体的微结构、尺寸、密度等[17-18],同样陶瓷材料与纳米复合材料之间磨损规律的差异也可能是由此导致。实验选用天然牙釉质、二硅酸锂铸瓷、长石质饰瓷作为临床常见的氧化锆陶瓷的对颌磨损材料,虽具有一定的代表性,但由于无法完全模拟出口腔咀嚼运动的复杂性(包括唾液和不同种类食物对于磨损过程的影响),加之实验加载参数设置仅为10万转次,随着磨损时间的延长是否会呈现出新的规律尚未可知,因此还需进一步的深入研究。
 
此文关键字:陶瓷棒,氧化锆陶瓷
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