Wytwarzanie i właściwości kompozytów na bazie ceramiki tlenku cyrkonu dla zastosowań stomatologicznych

• Autorzy: Andrzejczuk M. , Lewandowska M. , Kosmač T. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Fabrication of fully dense zirconia based composites for dental applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu infiltrowania wybranymi polimerami porowatej ceramiki tlenku cyrkonu na właściwości mechaniczne oraz mikrostrukturę wytworzonych w ten sposób kompozytów. Do wytworzenia porowatej ceramiki użyto dwóch rodzajów proszków o różnej gradacji. Aby otrzymać z nich ceramikę o jednakowej porowatości w przedziale 35-37%, konieczne było zastosowanie różnych temperatur spiekania (1125°C w przypadku drobnoziarnistego proszku oraz 1225°C dla gruboziarnistego). W celu zbadania właściwości mechanicznych materiału przeprowadzono próbę zginania oraz próbę twardości HV10. Średnia wytrzymałość na zginanie porowatej ceramiki wynosiła około 200 MPa. Wprowadzenie do porów polimeru spowodowało wzrost wytrzymałości na zginanie. Wzrost wytrzymałości był silniejszy w przypadku wprowadzenia żywicy metakrylowej (BisGMA) aniżeli w przypadku infiltrowania żywicą na bazie polisilazanu (KiON). Obserwacje mikrostrukturalne przeprowadzone za pomocą SEM pozwoliły wyjaśnić wpływ parametrów spiekania na właściwości kompozytu. Stwierdzono, że polepszenie właściwości mechanicznych poprzez wprowadzenie mniej wytrzymałej fazy polimerowej następuje w wyniku wzajemnego oddziaływania fazy ceramicznej i polimerowej.

EN

The aim of this work was to study the influence of polymer infiltration of yttria stabilized ZrO2 on the mechanical properties and microstructure of the composites. Two grades of powder (TZ-3YSB-E - Coarse and TZ-3YB-E - Fine) with different crystallite size and surface area were used. A series of porous zirconia ceramics with an open porosity around 35-37% were produced by biscuit-sintering dry pressed pellets at two different temperatures in an ambient air atmosphere. Thermosetting BisGMA/TEGDMA and polysilazane resins were used during infiltration process. Sample sintered from the fine powder (lower temperature of sintering) reveals fine grained structure with small pores. Ceramic with this type of structure had better mechanical properties. The influence of the polymer infiltration process on the flexural strength and hardness HV10 was determined. It was found that the polymer infiltration leads to an improvement of the mechanical properties of the composites. Flexural strength of composites was 60% higher than that of the porous ceramic. Higher increase in mechanical properties obtained for ceramic infiltrated by BisGMA/TEGDMA resin. The microstructure observation, under high magnification, has shown occurring flaws and inhomogeneities at the interphase boundary. However, they did not influence properties of composite.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt ceramiczno-polimerowy; ceramika; ZrO2; właściwości mechaniczne

EN

ceramic-polymer composite; Y-TZP; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 7, nr 4
• Strony: 165--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Andrzejczuk M.

autor

Lewandowska M.

autor

Kosmač T.

autor

Kurzydłowski K. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Chevalier J., What future for zirconia as a biomaterial? Biomaterials 2006, 27, 535-543.
• [2] Kobayashi K., Kuwajima H., Masaki T., Phase change and mechanical properties of ZrO2Y2O3 solid electrolyte after ageing, Solid State Ionics 1981, 3/4, 489-493.
• [3] Kosmac T., Andrzejczuk M., Kurzydłowski K.J., The mechanical properties and hydrothermal stability of porous partially (biscuit-) sintered Y-TZP ceramics, Ceramic Engineering and Science Proceedings, Cocoa Beach, Vol. 27, Issue 2.
• [4] Inspired by Abalone Shell: Strengthening of Porous Ceramics with Polymers, A.A. Abdala, D.L. Milius, D.H. Adamson, LA. Aksay, R.K. Prud'homme, Polymeric Materials: Science & Engineering 2004, 90, 384.
• [5] Komlev, Barinov V.S., Rustichelli S.M., Strength enhancement of porous hydroxyapatite ceramics by polymer impregnation, F. J. Mater. Sci. Lett. 2003, 22, 1215-1217.
• [6] ISO-6872:1995; Dental ceramic.
• [7] Lewandowska M., Andrzejczuk M., Sikorski K., Kurzydłowski K.J., Properties of the ceramic-polymer composites used for permanent fillings, Engineering of Biomaterials 2004, 38-42, 73-76