ลักษณะของเซอร์โคเนีย

ระบบเซรามิกทางทันตกรรมที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่ วัสดุซิลิกา ลิวไซต์ ลิเธียมไดซิลิเกต อลูมินา และเซอร์โคเนีย ในปัจจุบัน เซรามิกส์จากเซอร์โคเนียเป็นงานวิจัยที่ท้าทายและศึกษามากที่สุดด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน

เซอร์โคเนีย (เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ ZrO2) มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า “เหล็กเซรามิก” ซึ่งมีคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานทางทันตกรรม: มีความเหนียว แข็งแรง และทนต่อความล้าที่เหนือชั้น นอกเหนือจากคุณสมบัติการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

เซอร์โคเนียม (Zr) เป็นโลหะที่แข็งแรงมากซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพใกล้เคียงกับไททาเนียม (Ti) อนึ่ง Zr และ Ti เป็นโลหะสองชนิดที่ใช้กันทั่วไปในทันตกรรมรากเทียม ส่วนใหญ่เป็นเพราะไม่ไปยับยั้งเซลล์ที่สร้างกระดูก (osteoblasts) ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างกระดูก

เซอร์โคเนียทันตกรรมมักเป็นอิตเทรียดัดแปลง (Y2O3) คริสตัลโพลีคริสตัลเตทรากอนอล (Y-TZP) อิตเทรียถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อรักษาเสถียรภาพของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกในระหว่างการเผาที่อุณหภูมิสูงและปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของเซอร์โคเนีย เมื่อให้ความร้อน เฟสเดี่ยวของเซอร์โคเนียจะเริ่มเปลี่ยนสภาพเป็นเฟสเตตรากอนที่ 1187 °C สูงสุดที่ 1197 °C และสิ้นสุดที่ 1206 °C ในการทำความเย็น การเปลี่ยนรูปจากระยะ tetragonal เป็น monoclinic เริ่มต้นที่ 1,052 °C สูงสุดที่ 1,048 °C และสิ้นสุดที่ 1,020 °C ซึ่งแสดงพฤติกรรมฮิสเทรีซิส การเปลี่ยนแปลงเฟสของเซอร์โคเนีย tetragonal-to-monoclinic เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟสเซอร์โคเนียนี้ ยูนิตเซลล์ของโครงแบบโมโนคลินิกจะมีปริมาตรมากกว่าโครงร่างแบบเตตระกอนประมาณ 4% ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่ค่อนข้างใหญ่ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดรอยแตกเซรามิกหากไม่ได้ใช้ออกไซด์ที่ทำให้เสถียร ซีเรีย (CeO2), อิตเทรีย (Y2O3), อลูมินา (Al2O3) แมกนีเซีย (MgO) และแคลเซีย (CaO) ถูกใช้เป็นออกไซด์ที่ทำให้เสถียร ดังนั้น เนื่องจากเฟส monoclinic ไม่ได้เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการทำความเย็นปกติ เฟสลูกบาศก์และ tetragonal จะยังคงอยู่ และหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกเนื่องจากการเปลี่ยนเฟส สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาด้วยว่าการรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างสี่เหลี่ยมจตุรัสและลูกบาศก์นั้นต้องใช้สารเจือปนในปริมาณที่แตกต่างกัน (สารทำให้คงตัว) เฟสเตตระกอนจะเสถียรที่ความเข้มข้นของสารเจือปนที่ต่ำกว่าเฟสลูกบาศก์ อย่างไรก็ตาม อีกวิธีหนึ่งในการทำให้เฟสเตตระโกนัลมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้องคือการลดขนาดคริสตัล (ขนาดเกรนเฉลี่ยวิกฤตคือ<0.3 µm)="" ผลกระทบนี้เกิดจากความแตกต่างของพลังงานพื้นผิว="" ดังนั้น="" เซรามิกจากเซอร์โคเนียที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางชีวการแพทย์จึงมักมีอยู่ในรูปของเซอร์โคเนียที่มีความเสถียรบางส่วนแบบเตตระกอน="" (metastable)="" (psz)="" ที่อุณหภูมิห้อง="" metastable="" หมายความว่าพลังงานที่กักขังยังคงอยู่ภายในวัสดุเพื่อผลักดันให้พลังงานกลับสู่ขั้นตอนของโมโนคลินิก="" ปรากฏว่าความเค้นที่มีการแปลสูงก่อนรอยแตกที่ขยายพันธุ์นั้นเพียงพอที่จะกระตุ้นให้เม็ดเซอร์โคเนียเปลี่ยนรูปในบริเวณปลายรอยแตก="" ในกรณีนี้="" การเพิ่มปริมาณ="" 4%="" จะเป็นประโยชน์="" โดยพื้นฐานแล้วการบีบรอยแตกเพื่อปิด="" และความเหนียวที่เพิ่มขึ้น="">