基本介紹
- 中文名：牙科用瓷器
- 外文名：Dental porcelain
- 描述：牙科治療和修復的玻璃陶瓷材料
- 套用：醫療器械
- 學科：粘土材料
概念,牙科用陶瓷材料,雷射處理技術提高牙科用陶瓷材料的韌性,牙科陶瓷的增韌補強方法及其套用現狀,提高牙科陶瓷材料強度和韌性的方法,研究結論,
概念
牙科用瓷器分為I型和Ⅱ型，I型牙科陶瓷是以粉末形式提供的產品，Ⅱ型牙科陶瓷是以除粉末以外其它各種形式提供的產品。區分瓷粉的類別而在其中添加顏色，則推薦使用表中的顏色。Ⅱ型1類牙科陶瓷材料用於製作牙冠、貼面、嵌體、及高嵌體的支撐結構，其表面將用一種或多種I型牙科陶瓷中的2~8類陶瓷覆蓋。Ⅱ型2類陶瓷用於直接製作貼面、嵌體及高嵌體。
牙科用陶瓷材料
牙科金屬烤瓷修復體兼具金屬的強度和陶瓷的美觀，深受人們的歡迎，在口腔矯形修復領域的套用日益廣泛。但國內使用的烤瓷粉依賴國外進口，價格昂貴，每公斤價格高達數萬元。研究開發替代進口的烤瓷用陶瓷材料，生產用於在合金上烤制瓷冠的陶瓷材料粉，包括遮色瓷和體瓷。其製造方法全部採用化學試劑作為原料，原料易得，配料準確；採用步冷析晶法一次性燒成，方法簡單，省工節能；用滾筒式磨粉機磨成遮色瓷和體瓷的素瓷粉，並且在素瓷粉中加入自製色料再次磨製進行系列配色，遮色瓷和體瓷各製成A、B、C、O四個系列17個色別的著色瓷粉，可根據人自然牙不同色澤選用，色澤逼真美觀。其強度高，與金屬基底結合牢固，膨脹係數與合金基底匹配，化學穩定性好，可直接生產，供口腔科臨床烤制瓷牙套用。研究技術成熟，生產設備簡單，生產易行。
雷射處理技術提高牙科用陶瓷材料的韌性
以高速周期脈衝雷射處理牙科用陶瓷材料可改變其表面結構，令表面形成納米晶材料，使其抗撓強度提高50%以上。未經處理的陶瓷材料會在與殘牙或金屬固定物之間形成縫隙，並逐漸擴大以致造成牙體損壞。
這項專有技術可控制形狀及微結構，經過處理的複合材料有些像具有複雜分層結構的生物材料。
牙科陶瓷的增韌補強方法及其套用現狀
牙科陶瓷材料具有良好的生物相容性、耐磨損性、耐腐蝕性，其獨特的美學性能也是金屬材料和高分子材料以及其它材料無法比擬的。用陶瓷製成的修復體質地細密、安全無毒，其表面光潔、耐磨，且細菌菌斑不易附著。陶瓷材料作為牙科修復材料使用廣泛，深受廣大患者和牙科工作者的套用。儘管如此，陶瓷材料本身固有的脆性以及強度不高制約了其在牙科修復中的進一步套用。直到本世紀50年代研製出可熔附到金屬表面的瓷以後，陶瓷材料在牙科的套用才得以推廣。牙科陶瓷合金(dentalceramicalloys，DCA)用於製作瓷熔附金屬修復體(PFM)的金屬底層，具有強度高、堅固耐用的特性。同時，在金屬底層上熔附的瓷層耐腐蝕、色澤美觀，二者的結合使整個修復體美觀耐用。因此，PFM在已開發國家套用十分普遍。在隨後的臨床套用中發現金瓷修復體也存在一些不足，如瓷層與金屬層結合不佳導致崩瓷，修復體邊緣出現金屬底胎的不美觀色澤等。為了彌補PFM的不足，人們開始致力於全瓷修復體的研究，而現有的全瓷材料普遍存在脆性大、強度低的致命弱點。因此，材料工作者做了大量的相關研究，同時做了許多陶瓷增韌補強的嘗試，期望通過改善陶瓷材料的強度和韌性，使得它既能保持優越的生物相容性和美學性能，又能達到臨床上對牙科修復體力學性能的要求。介紹了幾種陶瓷材料增韌補強的方法及在其理論基礎上運用於實踐的幾種增韌補強牙科陶瓷材料。
提高牙科陶瓷材料強度和韌性的方法
（1）內部增強
牙科陶瓷的內部增強是通過在基質中分散第二相結晶、顆粒或者纖維來實現的。這些第二相物質被分散到基質中，可以使產生的裂紋發生偏移、分支、變鈍或者中止，從而使材料的強度增加、韌性增強。常用的第二相物質有Al2O3顆粒、ZrO2顆粒、鈦顆粒、四矽氟石母晶體、白榴石晶體、MgO晶體、鎂鋁尖晶體、磷灰石晶體、矽灰石晶體、氟金石母晶體，不鏽鋼纖維等。研究發現，Al2O3可通過抑制ZrO2顆粒的長大而提高基體的強度和韌性，當Al2O3含量達到30%(質量分數)時，複合陶瓷的抗折強度為986MPa，斷裂韌性為13.7Mpa·m1/2。
（2）表面處理
瓷修復體的脆性斷裂往往是由表面微裂紋的產生、擴展所造成的，因此對修復體的表面進行一定的處理，可以使製備中產生的表層微裂紋彌合。表面處理包括磨光、上釉、化學增強和熱增強等。上釉有釉瓷上釉和自身上釉兩種方法。釉瓷上釉是在調磨合適的瓷修復體表面塗燒結釉瓷，形成均勻的玻璃薄層。自身上釉是將瓷修復體再放進烤瓷爐，溫度升到玻璃轉化溫度以上，使得陶瓷表面產生玻璃態的流動層，修復表面的微裂紋。除此以外，還可以使用雷射處理陶瓷表面，使其強度得到提高。牙科陶瓷表面用308rm的XeCl雷射處理後，粗糙度明顯降低，且用功率6.28J/cm2與功率1.57J/cm2、3.14J/cm2照射同種瓷材料相同時間相比，其表面的粗糙度更低。但由於其表面還存在一些微裂紋和氣泡，用XeCl雷射處理後的牙科陶瓷還需進一步處理。研究表面處理和熱處理對牙科陶瓷強度的影響，他們發現由於相變所引起的的壓應力層，經過熱處理的磨光和噴砂試樣有更高的強度。除此以外，打磨方向與試樣彎曲軸平行的試樣比打磨方向與試樣彎曲軸垂直的試樣強度高。
化學增強主要採用離子交換技術，離子交換又稱為離子填塞，通常採用直徑較小的鈉離子交換長石瓷。離子交換增韌的機制主要有以下兩點：①在低於玻璃軟化溫度下用半徑較大的離子替換半徑較小的離子，材料的剛性使引入的應力得不到釋放，在表層形成壓力層；②用鋰離子替換鈉離子降低了材料表層熱膨脹係數，使陶瓷在冷卻的過程中表層處於壓縮狀態，增加了裂紋擴展所需的能量。離子交換的效果受到交換時間、溫度、離子的濃度等因素的影響。較常使用的是主要成份為K2HPO4或硝酸鉀的糊劑，將其塗在瓷表面，置標準的牙科技工室爐子中加熱處理，完成離子交換反應。
研究結論
自從陶瓷材料進人牙科修復領域以來，因其良好生物相容性和美觀逼真的效果而得到較為廣泛的套用，但其本身所固有的強度不足和脆性大等缺陷大大地限制了其在牙科修復中的套用。因此，材料工作者做了大量的工作對牙科陶瓷進行增韌補強的處理，如內部增強、表面處理以及顆粒增韌、相變增韌等，並在理論研究的基礎上開發出一系列的增韌補強的陶瓷材料，由此開發出來的相關產品也取得了良好的臨床套用效果，如德國VITA公司推出的InCeram系統以及我國第四軍醫大學研製的GLⅡ型Al2O3玻璃滲透陶瓷，其中In-Ceram系統的近遠期臨床效果較好，臨床套用已從前牙冠擴大到後牙冠和橋的套用。
作為高強度冠橋修復材料，人們對Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷、Al2O3-ZrO2複合陶瓷及羥基磷灰石塗層陶瓷給予厚望。眾所周知，材料的結構決定其性能，如何在陶瓷微觀結構中增加能量吸收機制，增加裂紋傳播的路徑，是改善陶瓷韌性的核心問題。隨著陶瓷材料力學性能的改善和使用可靠性的增加，陶瓷材料在牙科修復中的套用必將取得長足的進步和發展。
