Właściwości mechaniczne światłoutwardzalnych kompozytów zbrojonych mikro- i nanocząstkami

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

Warianty tytułu

EN

Mechanical properties of light-cured composites reinforced with micro- and nanoparticles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu mikro- i nanocząstek ceramicznych na właściwości mechaniczne kompozytów ceramiczno-polimerowych przeznaczonych na stałe wypełnienia stomatologiczne. Średnia wielkość cząstek mikrowypełniacza wynosiła kilka žm, natomiast nanowypełniacza około 40 žm. Określono wpływ ilości wprowadzonego wypełniacza ceramicznego na wytrzymałość na zginanie, moduł Younga, mikrotwardość HVO,2 (rys. 1). Stwierdzono, że wzrost zawartości mikrowypełniacza powoduje wzrost właściwości mechanicznych kompozytów. Zauważono również, że dodatek nanokrzemionM ma pozytywny wpływ na parametry mechaniczne kompozytu, ale tylko wtedy, gdy wprowadzone cząstki nanowypełnłacza poddane były wcześniej obróbce powierzchniowej, mającej na celu lepsze połączenie ich z osnową polimerową (rys. 2). Przeprowadzone badania pozwoliły na ustalenie optymalnego udziału nanowypemiacza w kompozycie na poziomie 10-15%. Dodatek 20% nanokrzemionki spowodował wyraźne pogorszenie właściwości mechanicznych. Było to wynikiem aglomeracji nanocząstek występującej przy większych udziałach nanowypemiacza, co zostało potwierdzone podczas obserwacji przełomów kompozytów przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (rys. 3).

EN

The aim of this work was to study the influence of ceramic micro and nanoparticles on the mechanical properties of the composites. A series of ceramic-polymer composites used for permanent fillings was fabricated. Ceramic glass of an average particle size of a few žm and nanosilica of the average particle size of 40 žm were used as the fillers. The influence of the amount of inorganic filler on the mechanical properties such as the flexural strength, Young modulus and microhardness HV0.2 was determined (Fig. 1). It was found that an increase of the volume fraction of the filler leads to a significant improvement of the mechanical properties of the composites. Figure 2 shows the influence of the nanofiller (nanosilica) and its surface treatment on the mechanical properties of the composites that contain both micro and nanofillers. The addition of nanosilica improves the mechanical properties of the composite, but only when the nanoparticles are surface treated. Otherwise, the mechanical properties are drasticaly worsened. The optimum concctration of nanoparticles was estimated at 10-15%. At 20% of nanosilica, the mechanical properties of the composite are worse than those obtained at smaller amounts of n-SiO2. This may be due to the fact that at greater n-SiO2 amounts, the nanoparticles may aglomerate. This suggestion was confirmed by SEM observations of the fracture surface. Figufe 3 shows examples of the fracture surfaces of the composite with 60% of glass particles (a, b) and the composite with 40% of glass particles plus 20% of nanosilica (c,d). Further research will be aimed at avoiding the aglomeration of nanoparticles.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt ceramiczno-polimerowy; wypełnienie stomatologiczne; właściwości mechaniczne

EN

ceramic-polymer composite; dental filling; mechanical properties

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 1
• Strony: 75-78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Andrzejczuk, M.

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

autor

Lewandowska, M.

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

autor

Kurzydłowski, K.J.

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

Bibliografia

• [1] Iwao Ikejima, Rie Nomoto, John F. McCabe, Shear punch strength and flexural strength of model composites with varying filler volume fraction, particle size and silanation, Dental Materials 2003, 19, 206-211.
• [2] Wilson N.H.F., Dunne S.M., Gainsford I.D., Current materials and techniques for direct restorations in posterior teeth. Part 2: resin composite systems, International Dentistry Journal 1997, 47, 185-93.
• [3] Condon J.R., Ferracane J.L., Reduced polymerization stress through non-bonded nanofiller particles, Biomaterials 2002, 23.
• [4] Musanje L., Ferracane J.L., Effects of resin formulation and nanofiller surface treatment on the properties of experimental hybrid resin composite, Biomaterials 2004, 25.
• [5] PN-EN ISO 4049:2003 Polimerowe materiały do wypełnień, odbudowy i cementowania.
• [6] Arcis R.W., Lopez-Macipe A., Toledano M., Osorio E., Rodriguez-Clemente R., Murtra J., Fanovich M.A., Pascual C.D., Mechanical properties of visible light-cured resins reinforced with hydroxyapatite for dental restoration, Dental Materials 2002, 18, 49-57.