陶瓷材料在人假牙中的力学性能研究

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不同实验方法对牙科陶瓷材料抗压强度的影响

然而影响全冠抗压强度的因素很多．报道认有为，瓷层过厚或过薄同样会造成瓷崩裂［。ｓ因此为避－
免瓷层厚度对烤瓷全冠抗压强度带来的影响，验实
结剂的微拉伸黏结强度下降。有研究表明：０Ｎ的５力循环加载１０万次．当于临床使用５年的咬合２相疲劳次数。。态载荷下牙体的受力状态更接近。动
次后，测量烤瓷冠的抗压强度，．ｅｍａｎ等Ｈ再ＦＬｈｎ用
同样方法处理试件后发现，玻璃离子黏固剂黏结的修复材料的抗折强度明显下降，而采用树脂黏结剂黏结的修复材料则无明显影响。覃小凤等＿研究发现：ｌ７干燥环境下对氧化锆／饰面瓷叠层瓷结构经过１００００次循环疲劳实验后，表力时有一定的缓冲作用。在
实验中直接将牙根包埋于自凝塑料底座内．冠受牙力时，量直接由牙根向自凝塑料底座传递，座力底
就起到“ 圈 ” 领的作用，保护了牙根，防止其抗折。Ｍ．ＲｓｎｒｏｅｔＷ埽等研究发现，牙表面使用弹性材料模ｉ基拟牙周膜后．复体亚临界裂纹或者初始裂纹会因修
但也有学者选择离体第三磨牙作为标本制作烤瓷全冠，并恢复牙冠的轴面和胎面的解剖形态［。
试。王俊成等以１Ｈｚ的频率、０Ｎ的力进行循环５

仿生陶瓷材料在医学领域的应用研究

仿生陶瓷材料在医学领域的应用研究随着科技的不断发展，仿生陶瓷材料在医学领域引起了越来越多的关注和应用。

仿生材料是指模仿生物体内的结构和功能的材料，而仿生陶瓷材料则是指使用陶瓷作为基础材料来制造仿生器械或修复材料。

在医学领域，仿生陶瓷材料具有许多优点，如生物相容性好、机械性能稳定等。

下面将就其在牙科、骨科和人工关节等多个医学领域的应用进行探讨。

首先，仿生陶瓷材料在牙科领域的应用备受关注。

目前，牙科修复中最常用的方法是使用金属材料，如合金，来制作冠桥。

然而，金属材料往往与口腔内的其他组织不相容，从而导致过敏反应和其他不良影响。

相比之下，仿生陶瓷材料具有良好的生物相容性，能更好地模拟天然牙齿的外观和功能，使得修复后的牙齿不仅外观自然，而且能更好地恢复咀嚼功能。

其次，仿生陶瓷材料在骨科领域也有广泛应用。

临床上，许多骨科手术需要使用植入物来修复损伤或缺陷的骨骼。

传统的植入材料包括金属和聚合物等。

然而，金属材料存在着生物相容性和机械性能的问题，而聚合物材料则容易发生感染。

相比之下，仿生陶瓷材料具有很好的生物相容性和机械性能，能够更好地适应人体骨骼的力学特性。

研究表明，使用仿生陶瓷材料来制造植入物能够更好地促进骨骼的生长和修复。

此外，由于仿生陶瓷材料能够更好地模拟骨骼的结构，植入后能够更好地保持人体的生理功能和外观，因此在临床上也获得了广泛应用。

另外，仿生陶瓷材料在人工关节领域的研究也取得了显著的进展。

人工关节是用于替代损坏或疾病影响的关节的器械。

早期的人工关节主要使用金属材料制作，但其存在着与骨骼之间的生物相容性问题，从而导致植入物与骨骼的长期稳定性。

相比之下，仿生陶瓷材料具有与骨骼更好的生物相容性，可以更好地模拟人体关节的结构和功能，从而提高人工关节的稳定性和寿命。

据研究表明，使用仿生陶瓷材料制造的人工关节可以降低患者的术后感染率、减轻术后疼痛，并提高患者的生活质量。

总结起来，仿生陶瓷材料在医学领域的应用研究已经取得了明显的进展。

牙科陶瓷与陶瓷密度计关系

基础研究新型牙科可切削陶瓷材料的硬度1付强，起云凤，黄挽力，覃峰，李彦硬度。

结里4组陶瓷材料的维氏硬度为（645.6~658.4）kgf.rrniT2.结论新型陶瓷的硬度与传统的牙科玻璃陶瓷相近。

材料和方法1.材料与设备新型切削陶瓷材料（自行研制），分别在900TC、1000C、1100t和1200C下进行晶化热处理，编号A、B、C、D四组，每组6个试件。

2.维氏硬度测定用压痕法测量。

试件表面手工砂磨和机械抛光至镜面。

载荷5kg，加载时间15s，每一试件测9点，采用下列公式计算维氏硬度，取9点的平均值作为该试件的维氏硬度。

Hv：维氏硬度，P：压头载荷，2a：压痕对角线长度3.统计学处理对上述测定的四组样品Hv进行单因素方差分析。

C组单因素方差分析显示，4组样品维氏硬度的差异无统计学5度是材料的重要力学性能参数之一，它是材料牙科陶瓷修复材料在口内使用时，与天然牙相互作用，会磨耗天然牙釉质。

硬度是衡量陶瓷材料磨耗天然牙釉质的重要指标。

同时，陶瓷材料的硬度与其可被调磨、切削加工的能力以及强度等性质具有较密切的关系。

在目前用于临床的牙科陶瓷材料中，切削陶瓷由于结合了先进的计算机辅助设计/辅助制作技术，具有快捷、简便和准确的优点；同时由大规模工业生产提供预成瓷块，可以更好地控制陶瓷材料的机械性能和光学性能（颜色、透明度等），因此，目前切削陶瓷在国外及国内已大量应用于牙体修复（嵌体）和贴面以及冠桥修复。

但是目前的可切削陶瓷材料，用于临床的只有两三种，且性能尚不够理想。

为此，作者设计通过替换传统的氟金云母玻璃陶瓷晶体结构中的钾、钠离子成分来提高陶瓷的强度，研制得到了一种新型的含钙云母可切削玻璃陶瓷材料。

其三点抗弯强度为210MPa，比国际通用的VitaMKH可切削陶瓷材料有所提篼；其可切削性能也较后者为好。

本文拟对此新型陶瓷的硬度进行测定与评估。

抵抗局部压力而产生变形能力的表征。

目前用于测定陶瓷材料硬度的方法，主要是金刚石压头加载压人法，包括维氏硬度（Vickershardness）、显微硬度（Micro-hardness）其中，维氏硬度在测定的同时，根据压痕角部产生裂纹的长度，通过计算可以估算出材料的断裂韧性，具有简单经济、一举多得的优点，因而多被采用。

牙科氧化锆陶瓷疲劳性能的实验研究

寿命进行分析及预测，以期用一种简便易行的方法得出氧化锆陶瓷的疲劳寿命，对临床医生选择和设计氧化锆陶瓷修复体提供指导作用。

研究方法：1）通过动态加载实验测试不同加载速率下两种氧化锆陶瓷的三点弯曲强度并进行分析，计算相应的应力腐蚀指数n及常数B的值。

2）通过裂纹扩展理论，利用已求得的应力腐蚀指数n和常数B的值，预测不同应力作用下两种氧化锆陶瓷的静态疲劳寿命及循环疲劳寿命，绘制应力-寿命图。

3）利用赫兹接触法在循环试验机上对两种氧化锆陶瓷进行不同循环次数加载，并对加载后的试件进行弯曲强度测试，对测试结果进行比较及Weibull分析。

4）利用剩余强度理论，对两种氧化锆陶瓷循环疲劳的强度下降规律进行分析，结合之前所推导出理论寿命，修正理论分析结果。

研究结果:1）在0.005 mm/min、0.05 mm/min、0.5 mm/min 三种加载速度下，WL陶瓷三点弯曲强度分别为（861.50±76.50）MPa、（889.38±121.22）MPa、（915.33±97.83）MPa，AT陶瓷三点弯曲强度分别为（590.63±121.75）MPa、（610.50±210.14）MPa、（622.76±82.66）MPa，WL的弯曲强度高于AT（P<0.05）。

随加载速率的降低，WL和AT陶瓷都表现出了抗动态疲劳的特性，强度未见明显变化（P>0.05），仅平均强度略有下降。

测得WL的应力腐蚀指数n=76.58，AT的应力腐蚀指数n=52.76。

2）寿命预测表明，随应力的增加，WL和AT陶瓷的寿命均呈单调递减趋势。

相同应力作用下WL陶瓷的静态疲劳寿命及循环疲劳寿命均高于AT陶瓷。

3）循环加载实验表明，WL和AT陶瓷的剩余强度会随循环次数的增加而相应的下降，其中WL陶瓷表现出了更好的抗循环疲劳特性，强度未见明显下降（P>0.05），AT陶瓷经105循环后比较未循环时和103次循环时强度下降明显（P<0.05）。

上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性能改变的研究进展

上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性能改变的研究进展张时松１ꎬ郭震威２ꎬ王桃１(１郑州大学第一附属医院ꎬ郑州４５００５２ꎻ２郑州市中心医院)㊀㊀摘要:口腔陶瓷修复材料在试戴过程中或粘固后需要进行调磨ꎬ导致修复体表面遭受破坏ꎬ粗糙度增加ꎬ强度降低ꎬ力学性能发生改变ꎮ重新上釉和抛光可降低修复体表面粗糙度ꎬ恢复其光滑的表面形貌ꎬ是目前通用的陶瓷修复体表面处理方法ꎮ上釉和抛光通过降低玻璃陶瓷表面粗糙度提高其力学性能(弯曲强度㊁硬度㊁断裂韧性)ꎬ并且抛光的增强效果优于上釉ꎮ上釉和抛光后氧化锆陶瓷弯曲强度和断裂韧性均得以提高ꎬ学者们意见较为一致ꎻ但对硬度的改变存在争议ꎬ有学者认为硬度是氧化锆固有特性ꎬ表面处理不会改变其硬度ꎬ另有研究认为上釉和抛光通过减少表面裂纹增加氧化锆硬度ꎮ㊀㊀关键词:陶瓷修复体ꎻ玻璃陶瓷ꎻ氧化锆ꎻ上釉ꎻ抛光ꎻ弯曲强度ꎻ硬度ꎻ断裂韧性ꎻ力学性能㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣２６６Ｘ.２０１９.１１.０３０㊀㊀中图分类号:Ｒ７８㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００２￣２６６Ｘ(２０１９)１１￣０１０６￣０３基金项目:河南省高等学校重点科研项目(１８Ａ３２００４８)ꎮ通信作者:王桃(Ｅ￣ｍａｉｌ:ｆｃｃｗａｎｇｔ１＠ｚｚｕ.ｅｄｕ.ｃｎ)㊀㊀口腔陶瓷修复材料具有良好的耐磨性㊁极佳的生物相容性和自然逼真的美学效果ꎬ广泛应用于口腔临床ꎮ陶瓷材料的力学性能与其组成㊁结构和性质等密切相关[１ꎬ２]ꎬ其基本力学性能包括密度㊁硬度㊁泊松比㊁拉伸强度㊁剪切强度㊁压缩强度㊁弯曲强度㊁弹性模量以及断裂韧性等ꎮ陶瓷修复体在试戴过程中或粘固后需要进行调磨ꎬ如修整外形㊁调磨咬合关系和邻接关系等ꎬ调磨后的修复体表面粗糙度增加ꎬ强度降低ꎬ力学性能发生改变[３ꎬ４]ꎮ上釉和抛光可降低修复体表面粗糙度ꎬ恢复其光滑的表面形貌ꎮ上釉包括自身上釉和釉瓷上釉两种ꎬ自身上釉是把调磨后的陶瓷修复体放入烤瓷炉内ꎬ烧结后其表面形成一层均匀的玻璃样薄膜ꎻ釉瓷上釉是在调磨后的修复体表面均匀涂塑一层釉瓷ꎬ烧结后其表面形成一层均匀的玻璃样薄膜ꎮ抛光是指在一定压力条件下ꎬ通过磨粒与修复体表面的摩擦作用ꎬ使表面达到光滑一致的效果[５]ꎬ较上釉更为简单㊁易操作ꎮ然而关于上釉和抛光是否影响陶瓷修复体力学性能ꎬ目前仍存在一定争议[６ꎬ７]ꎮ脆性陶瓷材料具有抗压而不抗拉的特性ꎬ弯曲强度㊁硬度和断裂韧性等力学性能可反映脆性材料的破坏和抗折机理ꎬ因此我们以弯曲强度㊁硬度和断裂韧性为切入点ꎬ对上釉和抛光后玻璃陶瓷与氧化锆陶瓷力学性能的改变综述如下ꎮ１　上釉和抛光对玻璃陶瓷力学性能的影响㊀㊀玻璃陶瓷是由玻璃相和晶相组成的复合材料ꎬ集中了陶瓷和玻璃的优点ꎬ具有优良的机械性能㊁良好的耐磨性㊁出色的美学效果ꎮ尽管如此ꎬ脆性大㊁断裂韧性差仍然是玻璃陶瓷材料存在的主要问题ꎮ１.１㊀上釉和抛光对玻璃陶瓷弯曲强度的影响㊀弯曲强度可反映陶瓷材料抵抗弯曲变形的能力ꎬ决定了陶瓷材料临床表现的优劣ꎬ是评价陶瓷材料的重要指标ꎮ研究表明ꎬ玻璃陶瓷修复体调磨后ꎬ其表面粗糙度增加引起的应力集中是导致弯曲强度降低的主要原因[８ꎬ９]ꎮ由于表面粗糙度的影响ꎬ裂纹不是随机出现的ꎬ而是在应力较高的位置发生发展的ꎬ应力最集中的位置即裂纹聚集处ꎬ包括玻璃陶瓷在内的许多材料的破坏都是由密集分布的裂纹系统扩展引起的ꎮ㊀㊀上釉封闭了临床调磨过程中产生的裂纹ꎬ降低了粗糙度ꎬ限制了裂纹的扩展ꎻ抛光磨除了调磨产生的裂纹ꎬ减少陶瓷表面的应力集中ꎬ还在陶瓷表面产生残余压应力ꎮＤｅＪａｇｅｒ等[６]对白榴石增强型玻璃陶瓷进行上釉和抛光处理ꎬ发现陶瓷表面粗糙度与弯曲强度显著相关ꎬ表面越光滑ꎬ试样的弯曲强度越高ꎻ抛光和上釉通过降低表面粗糙度增加玻璃陶瓷弯曲强度ꎬ而抛光对弯曲强度的影响更为显著ꎮＦｌｕｒｙ等[７]采用８０㊁１２０㊁２２０㊁３２０㊁５００㊁１０００目的碳化硅砂纸对白榴石玻璃陶瓷进行抛光处理ꎬ发现砂纸目数越大ꎬ玻璃陶瓷修复体表面粗糙度越低ꎻ陶瓷表面粗糙度与弯曲强度具有显著相关性ꎬ抛光后表６０１山东医药２０１９年第５９卷第１１期面粗糙度降低ꎬ弯曲强度增加ꎮ玻璃陶瓷应力集中不仅可由表面粗糙度引起ꎬ还可由其他因素引起ꎬ如内部应力(微观结构)㊁孔隙率和裂纹等ꎬ因此玻璃陶瓷表面粗糙度并不是决定弯曲强度的惟一因素ꎮ１.２㊀上釉和抛光对玻璃陶瓷硬度的影响㊀硬度是评价陶瓷材料软硬程度㊁耐磨性和延展性的一项重要的性能指标ꎮ㊀㊀玻璃陶瓷表面粗糙度与硬度有极强的相关性[１０]ꎬ表面粗糙度高意味着玻璃陶瓷表面有明显的划痕或裂纹ꎬ裂纹越多ꎬ硬度越低ꎮＦｌｕｒｙ等[７]采用不同目数的碳化硅砂纸对白榴石玻璃陶瓷进行抛光处理ꎬ发现抛光可以阻止尖端裂纹发展ꎬ且砂纸目数越大ꎬ表面裂纹越少ꎬ表面粗糙度低ꎬ抛光效果越好ꎬ陶瓷硬度相应提高ꎮ于海洋等[１１]观察了上釉和机械打磨抛光后长石质玻璃陶瓷粗糙度与硬度的关系以及摩擦学特性ꎬ发现上釉和抛光均可降低玻璃陶瓷表面粗糙度ꎬ提高修复体硬度ꎬ并且抛光后的硬度大于上釉ꎮ临床上对玻璃陶瓷修复体进行调磨后需要进行抛光或上釉处理ꎬ不仅可以提高玻璃陶瓷修复体表面光滑度ꎬ而且能够减少修复体表面的磨损ꎮ１.３㊀上釉和抛光对玻璃陶瓷断裂韧性的影响㊀断裂韧性是指陶瓷材料抵抗裂纹扩展的断裂力学参数[１２]ꎬ是研究脆性陶瓷材料抗折裂机理的一项重要指标ꎮ㊀㊀上釉可以封闭玻璃陶瓷表面划痕ꎬ去除其表面缺陷和裂纹ꎻ抛光可以磨除玻璃陶瓷表面裂纹ꎬ防止裂纹扩展ꎬ进而提高陶瓷材料的断裂韧性ꎻ此外ꎬ抛光还可产生微裂纹ꎬ达到微裂纹增韧的效果[１３]ꎮ张志升等[１４]对ＩＰＳ￣Ｅｍｐｒｅｓｓ２玻璃陶瓷分别进行上釉和抛光处理ꎬ扫描电镜显示ꎬ处理后陶瓷表面晶体均匀密集分布ꎮ上釉和抛光均可加强玻璃陶瓷断裂韧性ꎬ但与上釉相比ꎬ抛光不仅去除了陶瓷表面裂纹ꎬ还产生微裂纹增韧ꎬ效果更好ꎬ无需二次上釉ꎬ大大节约了患者和医生的时间ꎮ２　上釉和抛光对氧化锆陶瓷力学性能的影响㊀㊀与玻璃陶瓷不同ꎬ氧化锆是相间转化的多晶型陶瓷材料ꎬ随着温度变化氧化锆陶瓷各相间可发生转化ꎮ氧化锆较高的弯曲强度㊁优越的抗断裂强度㊁良好的生物相容性及与计算机辅助设计和制作(ＣＡＤ/ＣＡＭ)技术良好结合ꎬ使其在口腔领域得到临床医师及患者的普遍青睐ꎮ２.１㊀上釉和抛光对氧化锆陶瓷弯曲强度的影响㊀Ｍｏｈａｍｍａｄｉ￣Ｂａｓｓｉｒ等[１５]研究调磨㊁上釉以及两种抛光系统(Ｂｕｓｃｈ＆Ｃｏ和ＬｕｓｔｅｒꎬＭｅｉｓｉｎｇｅｒ)对氧化锆弯曲强度和相变的影响ꎬＸ射线衍射分析显示ꎬ上釉后氧化锆单斜相含量不变ꎬ两种系统抛光后单斜相含量均增加ꎻ抛光的机械载荷促使氧化锆发生应力诱导相变ꎬ氧化锆由四方相转变到单斜相ꎬ单斜相含量增加ꎬ此时氧化锆体积膨胀３％~４％并可阻止裂纹扩展ꎬ改善了氧化锆弯曲强度ꎻ结果显示抛光增加氧化锆弯曲强度ꎬ上釉未改变氧化锆弯曲强度ꎮ陈昶等[１６]认为ꎬ上釉虽使氧化锆在２００ħ左右发生单斜相急剧增加ꎬ但随着温度继续升高ꎬ单斜相含量降低最终保持不变ꎬ氧化锆弯曲强度也未改变ꎮＧｕａｚｚａｔｏ等[１７]研究金刚石圆盘抛光和上釉对氧化锆弯曲强度的影响ꎬ发现抛光可通过增加氧化锆单斜相含量来提高弯曲强度ꎬ上釉未改变氧化锆单斜相含量ꎬ相应地弯曲强度也未发生改变ꎮ以上研究表明ꎬ抛光改善氧化锆弯曲强度的效果优于上釉ꎮ２.２㊀上釉和抛光对氧化锆陶瓷硬度的影响㊀Ｇｈａｉｌｅｎ等[１８]认为ꎬ硬度是氧化锆陶瓷的固有特性ꎬ而不依赖于硬度测试方法ꎮ邓青完[１９]比较了固美套装抛光和ＥＶＥ套装抛光对氧化锆陶瓷表面形貌和硬度的影响ꎬ认为抛光后虽然在氧化锆陶瓷表面遗留少量的划痕ꎬ但对氧化锆陶瓷硬度未产生影响ꎮ王辉等[２０]分析上釉和金刚砂抛光对氧化锆陶瓷硬度的影响ꎬ认为抛光和上釉均可提高氧化锆陶瓷的硬度ꎮ以上研究结论不同的原因可能与上釉和抛光受多种因素影响ꎬ不同研究中的抛光压力㊁转速㊁时间㊁磨料以及保持时间㊁冷却速度等控制不一致等有关ꎮ２.３㊀上釉和抛光对氧化锆陶瓷断裂韧性的影响㊀氧化锆陶瓷可在应力诱导下发生相变增韧ꎬ其机制是:当氧化锆陶瓷受到外来应力时ꎬ受到内部基质束缚的氧化锆颗粒得到松弛ꎬ可由四方相向单斜相转变ꎬ并伴有体积膨胀和压应力的产生[２１]ꎮＴｒａｉｎｉ等[２２]对氧化锆陶瓷分别进行绿砂石粗抛光和黄砂石精细抛光处理ꎬ发现精细抛光后诱发氧化锆相变增韧ꎬ增强氧化锆陶瓷的断裂韧性和可靠性ꎻ但粗抛光后粗糙度较高ꎬ表面仍见裂纹ꎬ应力集中导致氧化锆陶瓷断裂韧性降低ꎮＹｏｎｄｅｍ等[２３]研究上釉和抛光处理对氧化钇稳定氧化锆(Ｙ￣ＴＺＰ)断裂韧性的影响ꎬ实验证明上釉和抛光均可通过降低Ｙ￣ＴＺＰ表面裂纹提高其断裂韧性ꎮ根据断裂力学理论分析ꎬ影响氧化锆断裂韧性的因素有裂纹㊁单斜相含量及相变转化等ꎬ对氧化锆断裂韧性进行讨论时应综合分析各种可能的影响因素ꎮ㊀㊀目前关于上釉和抛光对口腔陶瓷材料力学性能的影响仍存在极大争议ꎬ甚至得出相反的结论ꎮ随着加工工艺和抛光技术的迅速发展ꎬ需要进一步探７０１山东医药２０１９年第５９卷第１１期索和研究上釉和抛光对陶瓷力学性能的影响ꎬ更深入地剖析其内在的机理和机制ꎬ帮助口腔临床医生寻求一种方便㊁快捷的陶瓷修复体表面处理技术ꎮ参考文献:[１]任冬锋.酸蚀及粘接对玻璃陶瓷弯曲强度的影响[Ｄ].南京:南京大学ꎬ２０１３.[２]孙皎.近五年我国口腔材料的研究概况[Ｊ].口腔材料器械杂志ꎬ２０１４ꎬ２３(１):３５６￣３７０.[３]李文晶ꎬ李天舒ꎬ骆雪ꎬ等.口腔陶瓷修复体调磨后表面处理方法研究进展[Ｊ].中国实用口腔科杂志ꎬ２０１８ꎬ１(１１):５７￣６０. [４]ＳｉｌｖｉａＰꎬＡｍａｙａＰꎬＡｎｄｒｅＶꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｉｎｉｓｈｉｎｇａｎｄｐｏｌｉｓ￣ｈｉｎｇｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｆｏｕｒｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｆｔｅｒｏｃｃｌｕ￣ｓａｌａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＪＥｓｔｈｅｔＲｅｓｔｏｒＤｅｓｔꎬ２０１６ꎬ２８(６):３８２￣３９６. [５]王桃ꎬ郭震威ꎬ郭慧晶ꎬ等.不同抛光工具对ＣＥＲＥＣＢｌｏｃｓ陶瓷抛光效果的比较研究[Ｊ].华西口腔医学杂志ꎬ２０１７ꎬ３５(２):１７１￣１７５.[６]ＤｅＪａｇｅｒＮꎬＦｅｉｌｚｅｒＡＪꎬＤａｖｉｄｓｏｎＣＬꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒ￣ｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｎｐｏｒｃｅｌａｉｎｓｔｒｅｎｇｔｈ[Ｊ].ＤｅｎｔＭａｔｅｒꎬ２０００ꎬ１６(６):３８１￣３８８.[７]ＦｌｕｒｙＳꎬＰｅｕｔｚｆｅｌｄｔＡꎬＬｕｓｓｉＡꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈ￣ｎｅｓｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｗｏｃｏｍｐｕｔｅｒ￣ａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎ/ｃｏｍ￣ｐｕｔｅｒ￣ａｉｄｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ(ＣＡＤ/ＣＡＭ)ｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＯｐｅｒａｔｉｖｅＤｅｎｔｉｓｔｒｙꎬ２０１２ꎬ３７(６):６１７￣６２４.[８]ＧｒｉｇｇｓＪＡꎬＴｈｏｍｐｓｏｎＪＹꎬＡｎｕｓａｖｉｃｅＫＪꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｌａｗｓｉｚｅａｎｄａｕｔｏ￣ｇｌａｚｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｐｏｒｃｅｌａｉｎｓｔｒｅｎｇｔｈ[Ｊ].ＪＤｅｎｔＲｅｓꎬ１９９６ꎬ７５(６):１４１４￣１４１７.[９]任辉ꎬ蔡晓彤ꎬ唐卫峰ꎬ等.多种抛光磨头对烤瓷表面粗糙度的影响[Ｊ].实用口腔医学杂志ꎬ２０１６ꎬ３２(３):３４１￣３４４. 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纳米氧化锆医用陶瓷的力学性能研究

摘要陶瓷材料因其优异的性能被誉为“未来的材料”，在口腔修复领域，陶瓷材料以其极佳的生物相容性、良好的耐磨、耐腐蚀性和类似天然牙的美学性能成为修复材料的首选。

自上世纪六十年代人们解决了金瓷匹配问题后，以金属底层冠增强的金属熔附烤瓷牙（PFM）成为口腔临床最为常用的固定修复方式，但金属底层的存在使金属烤瓷牙存在着难以克服的缺点，例如：金属离子的析出有潜在的致敏性，析出的金属离子可导致龈缘灰线影响美观，遮色层的存在阻止了光线透过使人工牙缺乏天然牙活力等。

因此能够以高强度陶瓷材料取代底层金属冠，以达到最佳美学效果和生物相容性的全瓷修复已成为近年的研究热点和口腔修复的发展方向，并相继出现了IPS Impress热压铸陶瓷、In-Ceram系列粉浆涂塑渗透铝瓷等全瓷材料，近年又与先进的计算机辅助设计/计算机辅助制作（CAD/CAM）技术相结合研制出可机械加工的In-Ceram多孔铝瓷和Procera All Ceram高铝瓷预成瓷块，大大推进了全瓷修复体在临床的应用。

但由于陶瓷材料的位错运动，这种脆性本质限制了陶瓷材料的实际应用，克服其脆性、提高其韧性一直是材料学家们努力要解决的问题。

但由于陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价键，键结合牢固并有明显的方向性，室温下几乎不能产生滑移或位错运动，这种脆性本质限制了陶瓷材料的实际应用，克服其脆性、提高其韧性一直是材料学家们努力要解决的问题传统的陶瓷增韧方法有相变增韧、纤维增韧、晶须及颗粒韧化等，其中最为引人注目的材料之一是氧化锆相变增韧陶瓷，由于在应力作用下诱发四方相向单斜相的马氏体相变而使其断裂韧性大大提高，成为室温下韧性最好的陶瓷材料，故有“陶瓷钢”的美誉，而且其粉体还可以作为第二相颗粒填加到其它陶瓷基体中起到相变增韧作用。

近年来氧化锆陶瓷优良的力学性能也引起了口腔医学家们的关注，成为引人注目的新型牙科材料。

除了传统的增韧方法，近年来纳米科技的发展使新材料、新技术不断涌现，纳米陶瓷被认为是解决陶瓷脆性的战略途径。

陶瓷材料在人假牙中的力学性能研究

陶瓷材料在人假牙中的力学性能研究专业：材料成型及控制工程学号：学生：指导老师：摘要：目的：陶瓷材料是牙齿缺损修复中应用最广泛的材料之一，但陶瓷材料的脆性和低的强度限制了其临床应用范围及使用可靠性，本研究利用三维光学扫描仪和计算机三维设计软件对陶瓷假牙进行力学性能的分析，寻求提高其韧性和强度，推广陶瓷材料的临床应用范围。

方法：采用氧化锆陶瓷材料，利用三维光学扫描仪对正常人第一磨牙进行数据采集，Geomagic Studio 11软件进行数据处理，计算机三维设计软件CATIA V5重构三维实体模型，Solidworks2010软件建立有限元分析模型，在此基础上分析陶瓷磨牙和树脂磨牙的力学性能。

将分析结果进行对比，并与正常人下颌第一磨牙进行比较。

结果：建立的模型可进行准确的力学分析，能有效的将氧化锆全瓷假牙与正常人磨牙及树脂假牙进行对比。

结论：利用三维光学扫描仪和三维设计软件可以很好的分析陶瓷假牙的力学性能，为提高其强度和韧性提供了基础。

关键字：陶瓷材料；三维光学扫描仪；力学性能；三维设计软件Mechanical properties study of ceramic materials fromhuman’s dentureSpecialty: Material Forming and Controlling Engineering Student Number: 200910112202Student: Yang Yao Supervisor: Dong ZhihongAbstact：Objective：Ceramic materials are one of the most widely used material for dental defect repairing，but brittleness and lower strength limit its application range and reliability in clinic.The research using three-dimensional optical scanner and computer 3D design software to analyze the mechanical properties of ceramic denture teeth，seeking to improve its toughness and strength and extending its clinical application of ceramic materials. Method：ZrO2 ceramic material was used to collect data of normal people’s first molar by three-dimensional optical scanner and to manage data by Geomagic Studio 11 software and to reconsitutes 3D solid model by computer 3D design software CATIA V5. Solidworks2010 software built the finite element analysis model in order to analyze mechanical properties of ceramic molar and resin teeth. And by the simulation results，compared with first molar of lower jaw from normal human . Result：The established model can accurately analyze the mechanical properties，and can effectively compare ZrO2 all-ceramic teeth and normal human molars and resin denture. Conclusion：Using the 3D optical scanner and 3D design software can effectively analyze mechanical properties of ceramic denture teeth and provide the basis for improving the strength and toughness.Key Words: Ceramic material；3D optical scanner；Mechanical propertie；3D design software目录第一章绪论 (1)1.1陶瓷材料在口腔修复领域中的的发展与前景 (1)1.2陶瓷假牙力学性能的研究现状 (2)1.3本课题的选题背景与工作内容 (3)1.3.1 选题背景 (3)1.3.2 工作内容 (3)第二章磨牙三维模型的建立 (4)2.1材料与设备 (4)2.2 下颌第一磨牙的制备 (4)2.3.三维光学扫描仪原理 (5)2.4三维扫描前期准备 (5)2.4.2系统的标定 (6)2.4.3下颌第一磨牙的处理 (6)2.5三维扫描过程 (6)2.5.1调整下颌第一磨牙的位置 (6)2.5.2扫描下颌第一磨牙 (6)2.5.3导出云点图 (7)2.6云点数据处理 (7)2.6.1云点处理软件的特点 (7)2.6.2云点处理的过程 (8)2.7曲面形成 (9)2.8重构三维实体模型 (10)2.9本章小结 (11)第三章力学性能分析 (12)3.1 应力分析软件的特点 (12)3.2 下颌第一磨牙Solidwoks Simulation力学分析过程 (12)3.2.1下颌第一磨牙Simulation模型的建立 (12)3.2.2磨牙分析计算材料属性定义 (13)3.2.3磨牙分析模型添加约束 (13)3.2.4 施加载荷 (14)3.2.5 划分网络 (14)3.2.6 静力学分析 (15)3.3 本章小结 (17)第四章结果与讨论 (18)4.1 力学性能分析结果 (18)4.2 影响牙科陶瓷材料力学性能的因素 (18)4.2.1 陶瓷材料相变、稳定剂对其韧性的影响 (18)4.2.2 加入的纤维对其韧性的影响 (19)4.2.3 预加应力对其强度的影响 (20)4.2.4 晶体内部结构对其强度的影响 (20)4.3本章小结 (20)第五章结论 (21)参考文献 (22)致谢 (24)第一章绪论随着经济的发展和人口老龄化，以及工业、交通、体育等事故导致的创伤增加[2]，人们对生物医用材料及其制品的需求量越来越大。

陶瓷人工骨修复材料性能

22%～40% 7% 33%～60% 11%～44% 0.5%～6%
性能
生物活性玻璃陶瓷的强度比生物玻璃显著提高，弯曲强度为180~200MPa，断裂韧性为2~2.5MPa•m½，弹性模量为100~120GPa。当生物玻璃陶瓷植入骨组织内与骨组织接触后，其表面被体液润湿，并有不同程度溶解，与骨组织间存在离子交换，材料表面形成一碱性的硅凝胶层，有利于与骨形成化学键性结合，促进骨修复
与颗粒状或粉末状材料相比，块状材料长期植入机体后容易导致材料周围纤维组织瘤样增生
形态
外形圆钝的材料与锐利的材料相比，有孔材料与无孔材料相比，可降低瘤样增生发生率
（三）材料力学性质与界面
陶瓷材料本身的力学性质和在应力作用下的力传导性质，必
须与骨的力学性质和力的传导性质相匹配
陶瓷材料与天然牙和骨组织相比，弹性模量高，刚性大，亦
性能
α-TCP 结晶度和机械强度比较高，生物降解性不如βTCP β-TCP：可以生物降解 α-TCP ：遇水逐渐硬化，与弱磷酸水溶液或有机酸溶液混合后，在室温下能快速硬固，固化时间可控制在530分钟范围。
应用
β-TCP的应用范围与羟磷灰石相似，其致密体可用于制作人工牙根，多孔体常用作骨充填和骨置换材料 α-TCP粉末具有水和硬化并逐步转变成羟磷灰石的特性，因此可用来制备齿科水门汀和医用骨水泥
性能
物理性能：生物玻璃的力学性能不是很高，脆性较大，弯曲强度为85MPa，断裂韧性为0.54MPa•m½，弹性模量为79GPa
性能
生物化学性能： 1. 生物反应性植入后与组织液持续反应，表面先形成SiO2 凝胶层，并诱发成骨细胞和纤维状蛋白肌长入其中，从而在材料表面生成一层含钙和磷的碳酸基羟磷灰石晶体层 2. 与骨组织化学性结合 3. 骨引导性 4. 骨形成性

仿生陶瓷材料在牙科修复中的应用研究

仿生陶瓷材料在牙科修复中的应用研究从古至今，牙齿一直被认为是人类面部重要的组成部分。

然而，由于各种原因，如疾病、事故等，可能会导致牙齿损坏或缺失。

为了满足人们对完美笑容的需求，牙科修复一直在不断发展创新。

近年来，仿生陶瓷材料在牙科修复中的应用逐渐受到关注。

一、仿生陶瓷材料的特点仿生陶瓷材料，是指利用人工合成的陶瓷材料进行牙齿修复的技术。

它具有多种特点，首先是高度仿真。

相比起传统的金属材料，仿生陶瓷材料质感更加接近自然牙齿，使修复后的牙齿看起来更加真实自然。

其次，仿生陶瓷材料具有优异的耐磨性和稳定性，能够保持修复牙齿的长期稳定性和功能。

此外，仿生陶瓷材料具有无毒、无刺激性等优点，对人体无害，可以广泛应用于牙齿修复。

二、仿生陶瓷材料的应用1. 全瓷冠仿生陶瓷材料在全瓷冠的制作中得到了广泛应用，全瓷冠是一种通过覆盖牙齿表面来恢复牙齿外观和功能的修复技术。

相比起传统的金属瓷冠，全瓷冠更加逼真，可以更好地达到修复牙齿的目的。

而在仿生陶瓷材料的应用下，全瓷冠的美观性和稳定性都得到了极大的提升。

2. 美容修复除了全瓷冠，仿生陶瓷材料还广泛应用于牙齿美容修复领域。

牙齿美容修复是一种通过牙齿修复技术来改善牙齿外观，提高患者自信心的方法。

在过去，牙齿美容修复主要使用的是树脂材料，而现在，仿生陶瓷材料的应用使得美容修复效果更加理想。

仿生陶瓷材料可以更好地模拟自然牙齿的颜色和形状，使修复后的牙齿更加自然，并且耐磨性更好，更能保持修复效果的长久稳定。

三、仿生陶瓷材料的发展趋势随着科技的不断进步，牙科修复领域也在不断发展创新。

仿生陶瓷材料作为一种新兴的修复材料，在未来有着广阔的应用前景。

未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 多功能性未来的仿生陶瓷材料有望具备多种功能，例如能够释放药物，抗菌等。

这将使得修复过程更加完善，同时也有助于预防龋齿等口腔问题的发生。

2. 数字化定制数字化技术的发展也将对仿生陶瓷材料的应用产生深远的影响。

生物陶瓷材料的生物力学性能

生物陶瓷材料的生物力学性能生物陶瓷材料是一种广泛应用于医疗领域的材料，它具有优异的生物力学性能。

在骨科、牙科和人工器官等领域，生物陶瓷材料都发挥着重要的作用，对人类的生活质量有着积极的影响。

首先，生物陶瓷材料具有良好的生物相容性。

生物陶瓷材料中常用的氧化锆、氧化铝等材料在人体内不会引发免疫反应，不会导致过敏或排异反应。

这是因为它们的化学成分与人体组织相似，能够与人体组织建立良好的黏附和生物活性。

生物陶瓷材料的生物相容性使得其在骨科领域中可以用于制作人工骨头和关节，以及在牙科领域中用于种植牙等，更好地满足了患者的需求。

其次，生物陶瓷材料具有良好的力学性能。

在骨科领域中，生物陶瓷材料可以作为骨替代品，用于修复骨折或缺损。

由于其强度高、硬度大，能够承受人体的负荷并提供必要的稳定性。

此外，生物陶瓷材料还具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性，减少了与人体其他组织的摩擦，延长了使用寿命。

这些力学性能的优点使得生物陶瓷材料成为一种理想的骨修复材料。

另外，生物陶瓷材料还具有良好的生物附着力。

生物陶瓷材料表面的微观结构和化学特性可以促进骨细胞的附着和生长，有助于骨组织的再生和修复。

研究表明，生物陶瓷材料表面经过特殊处理后，能够吸附骨细胞所需的蛋白质和细胞因子，使其在材料表面附着和扩展。

这种生物附着力使得生物陶瓷材料在牙科种植、人工关节等领域中有着广泛的应用。

此外，生物陶瓷材料还具有较好的耐腐蚀性。

与金属材料相比，生物陶瓷材料不会受到酸碱等环境的侵蚀，不会产生氧化或腐蚀产物，使其在体内的稳定性极高。

这使得生物陶瓷材料能够长时间地与人体组织相互作用，不会对人体造成损害。

综上所述，生物陶瓷材料具有出色的生物力学性能，在医疗领域中发挥着重要的作用。

其生物相容性、力学性能、生物附着力和耐腐蚀性都赋予了生物陶瓷材料广泛的应用前景。

但值得注意的是，生物陶瓷材料的制备和应用仍然面临一些挑战，例如材料的韧性不足、生产成本较高等，这些问题需要进一步的研究和探索。

牙科玻璃陶瓷发展历史

牙科玻璃陶瓷发展历史牙科玻璃陶瓷是一种用于修复牙齿的高科技材料，具有良好的生物相容性和美观性。

它的发展历史可以追溯到20世纪70年代，从那时起它逐渐成为替代传统金属合金的材料，并在牙科领域得到广泛应用。

20世纪70年代末期，德国的一位科学家韦纳·莫伦在牙科材料领域做出了一项重要发现，他发现了一种具有良好力学性能和生物相容性的新材料，即牙科玻璃陶瓷。

这对于当时广泛使用的金属合金修复材料来说是一种突破性的创新。

随着科技的不断进步和牙科材料技术的不断改进，牙科玻璃陶瓷的性能逐渐得到提高。

最初的牙科玻璃陶瓷在强度方面存在一些问题，容易发生破裂。

但随着材料科学的研究进展，改进的牙科玻璃陶瓷开始在牙齿修复领域得到广泛应用。

牙科玻璃陶瓷的发展历程中，有两个重要的里程碑事件。

第一个重要事件是在20世纪80年代初，德国的一位牙科技术专家迈克尔·麦斯纳发明了一种新型的牙科玻璃陶瓷材料——萍石基玻璃陶瓷。

这种陶瓷具有优良的透光性、生物相容性和强度，成为牙科修复的理想选择。

第二个重要事件是在20世纪90年代，瑞士的一家公司研发成功了全陶瓷修复系统，即CEREC系统。

这个系统利用计算机辅助设计和制造技术，可以实现牙科玻璃陶瓷的快速制作和修复。

CEREC系统的出现极大地简化了牙科修复的过程，提高了修复的效率和质量。

这也标志着牙科玻璃陶瓷的发展进入了一个新的阶段。

随着时间的推移，牙科玻璃陶瓷的应用领域不断拓展。

它不仅用于修复牙齿的表面缺损，还可以用于制作牙冠、牙桥等更复杂的牙齿修复结构。

牙科玻璃陶瓷的出色的生物相容性和美观性使得它成为越来越多患者和牙医的首选修复材料。

然而，牙科玻璃陶瓷的发展也存在一些挑战。

首先，牙科玻璃陶瓷的制作过程相对复杂，需要专业的技术和设备。

其次，牙科玻璃陶瓷的价格较高，对患者来说可能是一个经济负担。

此外，玻璃陶瓷材料的强度相对较低，容易发生破裂。

因此，科学家和研究人员仍在努力改进牙科玻璃陶瓷的性能，提高其强度和耐久性。

卫生陶瓷材料在口腔修复中的应用

卫生陶瓷材料在口腔修复中的应用一、前言卫生陶瓷是现代牙科修复领域中的一种新型材料，具有优良的生物相容性、化学稳定性、光学性能等特点。

同时，该材料还具有高强度、高硬度、高抗磨损性以及良好的透明度等优势，因此被广泛应用于口腔修复中。

本文将就卫生陶瓷材料在口腔修复领域的应用做一定阐述。

二、卫生陶瓷的定义及特性卫生陶瓷是指由陶瓷粉末、玻璃粉和其他添加剂制备而成的一种复合材料。

该材料具有以下几种特性：1.生物相容性好：卫生陶瓷的主要成分是氧化铝和氧化锆，这两种化合物对于人体不会产生过敏反应，且会与人体组织融合良好，具有优良的生物相容性。

2.光学性能优异：卫生陶瓷具有良好的透明度和折射率，在人工牙齿的制作中可以做到色泽、光线穿透性等方面的高度还原。

3.耐磨损、高强度：卫生陶瓷的硬度高于天然牙齿，能够抵御人类口腔内的各种刺激物和磨损。

4.化学稳定性优良：由于卫生陶瓷的成分稳定，固化程度高，在口腔中能够很好地承受酸碱反应的腐蚀和洗涤，不易产生崩裂和褪色等现象，并且具有良好的耐腐蚀性。

三、卫生陶瓷在口腔修复中的应用1.义齿的制作卫生陶瓷材料在义齿中的应用相对较广。

通过其与人类牙齿相似的光学特性，卫生陶瓷能够完美地还原自然牙齿的形态、颜色等特征。

而且，卫生陶瓷的硬度较高，耐磨损性亦佳，不易产生磨损、褪色等问题，较为耐久。

2.龅牙矫正卫生陶瓷在龅牙矫正中的应用越来越受欢迎。

传统金属支架有着比较明显的弊端，除了金属原有的天然阴暗感，还存在着可能引起牙龈炎、口腔溃疡等问题。

而通过卫生陶瓷的制作，能够弥补这些缺陷，比较好地缓解这些问题，并且具有较高的韧度和强度，提高了矫正器的稳定性。

3.烤瓷牙的制作烤瓷牙被广泛应用在牙齿修复和改善中。

然而，传统金属烤瓷牙难以与自然牙形态、颜色相似，而且制作过程耗时，并且可能损伤牙龈。

利用卫生陶瓷的制作，能够有效地解决这些问题。

其自身的特性能够较好地还原天然牙齿的色泽和外观，形成比较完美的修复效果。

采用纳米硬度技术表征牙科钾长石陶瓷力学性能

采用纳米硬度技术表征牙科钾长石陶瓷力学性能摘要：本文主要从分析对比纳米硬度与显微硬度的区别与联系的角度入手，采用纳米硬度仪对钾长石陶瓷进行相关力学性能检测，提出对于陶瓷材料，由于显微组织中存在的玻璃相和晶相分布不均匀性，导致常规的显微硬度测试陶瓷时数据分布不均匀，而通过使用纳米硬度仪，可以有选择的对陶瓷晶相、玻璃相分别实验，对研究陶瓷显微结构对陶瓷力学性能影响提供一些新的思路。

关键词：纳米硬度显微镜度钾长石陶瓷显微结构1. 前言硬度是“某一物体抵抗另一物体产生变形能力的度量”，它反映了材料的弹性极限、弹性模量、屈服极限、脆性、乃至于材料结晶状态、原子间键结合力和原子结构等特性，是材料局部区域力学性能在特定条件下的整体综合表现。

它是材料对外界物体机械作用的局部抵抗能力的一种表现，反映了固体物质凝聚或结合强弱的程度。

纳米压痕技术是最近几年发展起来的一种新技术[1]。

纳米压痕硬度仪的主要功能是测量材料的硬度和弹性模量，还可以用来研究脆性材料的断裂韧性、金属材料的屈服应力和应变硬化特征[2]、聚合物的阻尼和内摩擦参数特性如存储和耗散模量、蠕变的活化能和应力指数[3]、薄膜的力学性能和摩擦系数[4]等。

纳米硬度其测试原理有经典力学方法（Oliver和Pharr方法）、应变梯度塑性理论、Hainsworth方法等等，其中经典力学方法是目前使用最广的方法，也是当前市场上主要的商业化纳米硬度计中所设置的计算方法[5]。

该理论认为：在加载过程中，试样首先发生弹性变形，随着载荷的增加，试样开始发生塑性变形；卸载曲线反映了被测物体的弹性恢复过程。

通过分析加载卸载曲线可以得到材料的硬度和弹性模量。

纳米硬度的计算仍采用传统的硬度公式(1-1)其中：Fmax－最大压入载荷；A－压痕的投影面积。

弹性模量E由下面的公式推导(1-2)(1-3)其中S为卸载曲线上端部的斜率，β为与压头有关的常数[54]。

Er为复合响应模量，Ei，Vi分别为压头的弹性模量和泊松比。

论陶瓷在口腔修复中的应用

四、结束语
近年来，陶瓷在口腔修复中的应用以其稳定的化学性能、光学性能、良好的生物相容性、高度的美观效果和安全性等优点引起了国内外广大口腔修复工作者的关注和高度重视。随着
陶瓷材料用于口腔修复中必须具有良好的机械性能，包括较好的强度和韧性、能抗疲劳和抗变形、弹性与组织相容性好以及良好的耐磨性等。除此之外，还要使人的口感良好，色泽
１２．采用高强度铝瓷修复法目前所采用的高强度铝瓷修复法主要有Ｈ — ｅａｉｃｒｍ、Ｉ — ｅａ、致密烧结高纯度氧化铝和氧化铝玻璃复合材料等四ｎｃｒｍ种。Ｈ — ｅａ含三氧化二铝较高，抗挠曲强度较好，但透明度ｉｃｒｍ
不理想。Ｉ — ｅａ是在Ｈ — ｅａ基础上改进和发展起来的全瓷ｎｃｒｍｉｃｒｍ
【考文献】参
【】徐君伍，袁井圻，王忠义．１口腔修复学．第ｌ版．北京：人民
军医出版社，２０．４９０２４．ｔ
【］张斌，陈吉华．２牙科用ＣｅＹＭｇ复合稳定氧他嘈韧陶瓷的基－．本性能．口腔医学纵横杂志，２０，１ｆ）．１０２８１：８０
异，从而避免边缘变形。
高度美观的效果和良好的生物相容性而深受国内外广大口腔医务人员和患者的关注和高度重视。陶瓷在牙科中的应用已有２００多年的历史，但早期的陶瓷强度较低，色泽较差，制作工艺也
较复杂。随着社会的进步和科技的发展，陶瓷材料的机和易制作性
修复高铝瓷，它的抗挠曲强度明显有了很大的提高，且具有逼真的色泽和良好的适合性。致密烧结高纯度氧化铝的抗弯强度

玻璃渗透氧化锆全陶瓷牙科材料研究的开题报告

玻璃渗透氧化锆全陶瓷牙科材料研究的开题报告1. 研究背景目前，牙科领域的材料研究日新月异，在新材料的出现和发展中，陶瓷材料具有重要的地位。

传统的陶瓷材料因其材质的脆弱性和缺乏透明度等问题而受到限制。

近年来，一种新型材料——全陶瓷材料，因其高强度、生物相容性好、透明度高、美观度高等特点得到了广泛应用。

玻璃渗透氧化锆全陶瓷是全陶瓷的一种，其具有优异的力学性能和良好的形态稳定性，其优异的透明度和类似天然牙齿的美观度，使得其在牙科美容修复领域得到了广泛的应用。

但是，目前对其材料性能和临床应用的研究还相对较少。

因此，本研究针对玻璃渗透氧化锆全陶瓷材料的基本性质、成型工艺和临床应用等方面进行深入研究，为其在牙科领域的应用准备充分的理论和实践基础。

2. 研究目的本文旨在通过对玻璃渗透氧化锆全陶瓷牙科材料的研究，探究其性能、成型和应用等方面，具体包括以下目标：（1）分析玻璃渗透氧化锆全陶瓷材料的基本性质，包括力学性能、化学稳定性、生物相容性等。

（2）研究玻璃渗透氧化锆全陶瓷的成型工艺，比较不同成型方法的优劣，探究最优化的成型方法。

（3）探究玻璃渗透氧化锆全陶瓷在修复牙齿方面的临床应用效果，并总结其应用前景。

3. 研究内容（1）玻璃渗透氧化锆全陶瓷材料的基本性质本文将对玻璃渗透氧化锆全陶瓷材料的力学性能、化学稳定性和生物相容性等方面进行分析和研究，采用材料力学测试仪、红外光谱仪、X射线衍射仪等工具和方法，对其物理、化学和生物性能进行测定和分析。

（2）玻璃渗透氧化锆全陶瓷的成型工艺玻璃渗透氧化锆全陶瓷的成型工艺包括传统压制成型和采用CAD/CAM数字化技术的机械加工成型两种。

本文将对这两种方法进行比较，并探究最优化的成型方法。

（3）玻璃渗透氧化锆全陶瓷在修复牙齿方面的临床应用效果本文将在临床牙科医院进行临床试验，对玻璃渗透氧化锆全陶瓷在修复牙齿方面的应用进行评估，比较其与传统材料的优劣势，为其在牙科领域的应用提供理论和实践依据。

陶瓷牙——高强度与生物相容性的卓越表现

陶瓷牙——高强度与生物相容性的卓越表现在现代牙科医学中，陶瓷牙已经成为一种受欢迎的牙齿修复选择。

其卓越的高强度和生物相容性使其成为一种理想的材料，为患者提供了更持久、更舒适的牙齿修复体验。

本文将重点介绍陶瓷牙的高强度和生物相容性，并阐述其在牙齿修复领域的重要性。

一、高强度：耐久且稳固陶瓷牙采用先进的陶瓷材料制作而成，这种材料具有优异的高强度特性。

它的抗弯强度和抗压强度都非常高，可以承受口腔中的各种咀嚼力和外力。

这意味着陶瓷牙能够保持稳固，不易破裂或变形，确保牙齿修复的长期稳定性和耐久性。

无论是用于前牙还是后牙的修复，陶瓷牙都能提供可靠的支撑和功能性。

二、生物相容性：与口腔组织和谐共存生物相容性是指材料与生物组织之间相互作用的能力。

陶瓷牙具有出色的生物相容性，这意味着它与口腔组织能够和谐共存，不会引起排斥反应或过敏反应。

陶瓷材料不会被口腔内的化学物质侵蚀，也不会释放有害物质，对口腔黏膜和周围组织无刺激性，确保了牙齿修复后的舒适度和安全性。

三、卓越表现：高强度与生物相容性的完美结合陶瓷牙的高强度和生物相容性相互补充，使其成为牙齿修复的理想选择。

它的高强度确保了修复的稳固和持久性，使患者能够正常咀嚼食物，恢复牙齿的功能。

同时，其生物相容性减少了并发症的风险，提供了更舒适的修复体验。

这种卓越的表现使得陶瓷牙在牙科医学中备受推崇，并得到了广大患者的认可和信赖。

总结陶瓷牙以其高强度和生物相容性的卓越表现成为现代牙齿修复的理想选择。

它结合了优异的机械性能和生物相容性，确保了牙齿修复的稳固性、舒适性和安全性。

对于那些追求高品质牙齿修复的患者来说，陶瓷牙无疑是一种可靠且值得信赖的选择。

通过选择陶瓷牙修复，患者能够重拾自信的笑容，享受健康、舒适和美观的牙齿。

氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展

第40卷第1期2021年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.1January,2021氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展姜㊀磊1,2,方㊀厦1,2,尹㊀双1,2,毛栋梁1,2,潘丽梅1,2,汤学华3,杨㊀建1,2(1.江苏省先进无机功能复合材料协同创新中心,南京㊀210009;2.南京工业大学材料科学与工程学院,南京㊀210009;3.南京久雅口腔医疗管理有限公司,南京㊀210016)摘要:氮化硅具有比氧化铝㊁氧化锆等牙科陶瓷修复材料更好的力学性能㊁化学稳定性和生物相容性,已经用于生物骨科修复㊂近年来陆续有学者将氮化硅陶瓷引入到牙科修复领域,文章在介绍氮化硅陶瓷性能特点的基础上,综述了氮化硅陶瓷牙科种植体㊁氮化硅桩核冠及氮化硅饰面瓷的研究进展,并展望了氮化硅在牙科修复领域的未来研究方向㊂关键词:氮化硅;牙科修复;牙科种植体;桩核冠;饰面瓷中图分类号:TQ174.75㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)01-0223-08Research Progress of Si 3N 4Ceramic for Dental Restoration MaterialsJIANG Lei 1,2,FANG Xia 1,2,YIN Shuang 1,2,MAO Dongliang 1,2,PAN Limei 1,2,TANG Xuehua 3,YANG Jian 1,2(1.Jiangsu Advanced Collaborative Innovation Center for Inorganic Functional Composites,Nanjing 210009,China;2.School of Material Science and Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 210009,China;3.Jiuya Dental Medical Management Co.,Ltd.,Nanjing 210016,China)Abstract :Silicon nitride has better mechanical properties,chemical stability and biocompatibility than dental ceramic restoration materials such as alumina and zirconia,and has been used in bio-orthopedic restoration.In recent years,some scholars have introduced silicon nitride ceramics into the field of dental restoration.Based on the introduction of the performance characteristics of silicon nitride ceramics,the research progress of silicon nitride ceramic dental implants,post-core crowns and veneering porcelain were reviewed.The future research direction of silicon nitride in the field of dental restoration was also expected.Key words :silicon nitride;dental restoration;dental implant;post-core crown;veneering porcelain 收稿日期:2020-05-23;修订日期:2020-07-01基金项目:江苏省高校优势学科建设工程;教育部长江学者创新团队(PCSIRT,IRT1146,IRT15R35);江苏高校青蓝工程;江苏高校品牌专业建设工程(TAPP,PPZY2015B128)作者简介:姜㊀磊(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事无机功能复合材料研究㊂E-mail:1132490871@通信作者:杨㊀建,教授㊂E-mail:yangjian1976@ 0㊀引㊀言牙科修复材料是指用于牙齿缺损修补㊁牙列缺失替代,从而使牙齿恢复解剖形态㊁功能和美观的材料㊂随着世界人口持续增长,医疗保健越来越受重视,对牙科修复材料的需求也日益增大㊂牙科修复材料种类繁多,主要可分为金属㊁树脂和陶瓷三大类㊂金属牙科修复材料至今已有2500多年的历史,在牙科修复领域应用广泛,主要用来做充填材料和铸造冠㊁桥㊁种植体㊁义齿支架㊁基托等㊂金属牙科修复材料(如钛合金)强度㊁硬度㊁耐磨性㊁耐久性等力学性能普遍优于树脂基材料,其韧性和可加工性也强于陶瓷材料,发展较为成熟,市场占有率大㊂但是口腔中电解质环境复杂,不论是酸性溶液还是碱性溶液都会对金属产生一定的腐蚀作用㊂因此金属植入口腔后会逐渐释放金属离子,使口腔中金属离子浓度逐渐升高,从而抑制细胞增殖分化以及细胞中某些蛋白和细胞因子的合成,甚至产生细胞毒性,诱导细胞凋亡[1]㊂树脂基材料(如聚醚醚酮,PEEK)凭借色泽美观㊁粘接固位效果好以及可塑性良好等优点被广泛应用于牙体缺损修复领域㊂但是其在224㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷充填过程中会发生固化收缩,而导致边缘缝隙增大,从而引起微渗漏和继发龋的发生㊂陶瓷材料具有良好的色泽稳定性㊁耐磨性㊁生物相容性以及出色的光学性能和美观性,用于牙科修复领域已有200多年的时间㊂自1886年Land制作了第一个长石质全瓷冠以来,全瓷材料逐渐成为牙科修复材料的研究热点㊂全瓷材料是指不含金属内冠的陶瓷修复体,可以分为三类:长石质瓷㊁玻璃陶瓷㊁多晶陶瓷㊂长石质瓷机械性能较差,抗弯强度只有60~70MPa,现在只用作饰面瓷或贴面瓷㊂玻璃陶瓷粘接强度不高,且由于氧化锆等其他材料的发展,临床应用逐渐减少㊂多晶陶瓷主要为氧化铝和氧化锆,氧化铝陶瓷的力学性能远低于氧化锆,临床使用已逐渐被氧化锆取代[2]㊂用于牙科修复材料的氧化锆为氧化钇稳定的四方多晶氧化锆,其具有优良的稳定性㊁耐磨性和生物相容性,抗弯强度可达900~1200MPa,断裂韧性为9~10MPa㊃m1/2,是致密氧化铝陶瓷的2倍,玻璃陶瓷的3倍㊂但氧化锆陶瓷材料在低温潮湿条件下会发生四方相-单斜相转变,导致体积膨胀,从而引起微裂纹和宏观裂纹的产生,即产生低温老化现象,临床应用中很容易导致人工植入体破折,不得不进行手术翻修㊂这不但严重降低治疗的成功率,造成人力财力的浪费,而且还会对患者心理造成创伤㊂此外,氧化锆在X射线成像时会出现放射状伪影,影响医生对病况的准确判断㊂研究表明,氮化硅陶瓷与其他牙科陶瓷相比具有更好的生物相容性与化学稳定性,以及更高的强度和断裂韧性,其磨损率远远低于金属和其他陶瓷材料,同时密度比氧化铝㊁氧化锆和钛合金等更小[3],而且医用级氮化硅具有生物相容性,在体内稳定,并且不会影响X射线成像[4]㊂还有研究表明,氮化硅陶瓷具有比其他生物材料更好的骨整合性能,对于有孔腔的氮化硅陶瓷,骨细胞能够向其孔内生长[5]㊂因此,目前氮化硅陶瓷已经成功应用于骨科修复手术[6],骨科手术用氮化硅种植体实例如图1所示㊂近年来研究人员探索氮化硅陶瓷应用于牙科种植体和全瓷冠等牙科修复领域上,并已取得初步的进展㊂本文在全面总结氮化硅陶瓷性能的基础上,综述了氮化硅陶瓷在牙科修复领域的研究进展,并对未来的研究方向进行展望㊂图1㊀骨科手术用氮化硅种植体实例[6]Fig.1㊀Examples of silicon nitride implants for orthopedic surgery[6]1㊀氮化硅陶瓷性能特点1.1㊀力学性能氮化硅陶瓷力学性能优异,具有较高的断裂强度㊁优良的耐磨性㊁韧性和抗热冲击性,在工业制造中得以广泛应用㊂从表1中可以看出,氮化硅陶瓷密度为3.15~3.26g/cm3,只有氧化锆的一半,更接近于牙齿本身密度;弹性模量为300~320GPa,远高于钛合金(105~115GPa),与氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA)相当(350GPa);抗弯强度为800~1100MPa,高于标准中冠桥修复的强度要求(500MPa)[7],是氧化铝陶瓷的2~3倍,接近氧化锆增韧氧化铝陶瓷和钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)的抗弯强度;断裂韧性为8~11MPa㊃m1/2,远超过牙科陶瓷的最高要求(5MPa㊃m1/2),是氧化铝陶瓷的2倍,高于氧化锆增韧氧化铝陶瓷(5.7MPa㊃m1/2),与氧化锆陶瓷相当;维氏硬度在13~16GPa,与氧化铝陶瓷接近㊂表1㊀氮化硅与其他生物材料的性能比较[8]Table1㊀Performance comparison between silicon nitride and other biomaterials[8]Performance Si3N4Al2O3ZTA YSZ Ti-alloy PEEKDensity/(g㊃cm-3) 3.15~3.26 3.986 4.37 6.04 4.43 1.29Flexural strength/MPa800~1100300~50010001050160~180㊀第1期姜㊀磊等:氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展225续表Performance Si3N4Al2O3ZTA YSZ Ti-alloy PEEK Fracture toughness/(MPa㊃m1/2)8~114~5 5.710.575 Vickers hardness/GPa13~1614~1619.112.5 3.4 Thermal expansion coefficient/(10-6k-1) 3.0~3.58~8.58.511.08.6~9.6471.2㊀射线成像性能氮化硅陶瓷能很好地阻挡射线透过,因此与氧化物陶瓷㊁金属等牙科修复材料相比,氮化硅陶瓷作为生物植入材料在X射线成像时更加清晰㊂另外氮化硅陶瓷是无磁性的,在计算机断层扫描(CT)和核磁共振(MRI)成像时能清晰地显示种植体周围组织的整合,不会产生通常在钛合金植入体周围观察到的放射状伪影[9]㊂这是理想牙科植入材料的一个重要特征㊂Andreas等[10]将用氮化硅陶瓷制作的夹板和螺钉植入到小猪额骨,图2(a)是植入10d后的X射线图像,展示了氮化硅植入体的位置;图2(b)㊁(c)是CT扫描片,氮化硅植入体和周围的骨头能被很好地区分并且没有产生伪影;图2(d)是MRI扫描片,显示没有引起成像畸变或产生伪影㊂图2㊀氮化硅实验板和螺钉植入原位的放射影像((d)中箭头为氮化硅夹板的位置,在MRI成像中未见)[10]Fig.2㊀Radiologic images of the Si3N4plates and screws in situ(in fig.(d)arrow indicates site of the plate,nonvisible in MRI)[10]1.3㊀抗菌性抗菌性是骨科植入体的一个重要需求㊂细菌感染会使植入体松动,阻碍骨愈合,从而导致骨科手术的失败㊂Gorth等[11]首次研究了Si3N4陶瓷㊁金属Ti和树脂材料聚醚醚酮(PEEK)对革兰氏阴性细菌的体外增殖作用㊂结果表明,在72h后,氮化硅陶瓷表面的细菌数量明显少于Ti和PEEK,说明氮化硅植入体体外抗菌性优于Ti和PEEK㊂Pezzotti等[12]在氮化硅陶瓷圆盘上培养牙龈卟啉单胞菌(PG),发现Si3N4盘表面和细菌代谢成分之间的化学相互作用导致PG裂解和代谢下降㊂Bock等[13]测试了表皮葡萄球菌和大肠杆菌在PEEK㊁Ti和Si3N4盘上的增殖,结果表明,经过氮热㊁氧化㊁抛光处理以及未处理的氮化硅植入体表面细菌数量远少于PEEK和Ti㊂Webster等[14]在大鼠颅盖内植入Si3N4㊁Ti和PEEK后接种表皮葡萄球菌,3个月后, PEEK㊁Ti和Si3N4表面的组织细菌计数百分比分别为88%㊁21%和0%㊂体外实验和体内实验研究结果均表明Si3N4陶瓷具有优异的抗菌性㊂226㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷1.4㊀生物相容性生物相容性是指生命体组织与非活性材料发生反应的一种性能,是生物材料研究中始终贯穿的主题㊂Kue [15]和Sohrabi [16]等在抛光氮化硅陶瓷(RBSN 和SRBSN)和聚苯乙烯(PS,设对照组)表面上培养成骨样细胞系(MG 63)48h,通过三氯醋酸(TCA)沉淀3H-胸腺嘧啶放射性测试分析了MG 63细胞的增殖情况,结果表明(见图3)抛光氮化硅陶瓷上MG 63细胞增殖数量(cpm)与抛光PS 相比相差不大㊂此外,骨钙素的产生也证实了成骨细胞的代谢正常[15],而且培养细胞中的炎症细胞因子(Il-1β,TNF-α)也没有增加[16]㊂体外细胞实验证明氮化硅陶瓷是一种无毒的生物材料㊂Howlett 等[17]通过实验证明了氮化硅陶瓷的体内生物相容性,他们将氮化硅陶瓷植入兔股骨髓腔内3个月后,种植体周围组织没有发生任何炎症反应㊂另一项研究表明,植入兔胫骨内的Si 3N 4陶瓷和Ti 种植体在术后8周内均未引起不良反应,骨愈合情况相似[18]㊂1.5㊀骨整合性能骨整合性能是指在光学显微镜下,正常骨和植入体材料之间看不见软组织,两者直接接触,表现为材料和骨组织的连续性㊂Neumann 等[19]在研究氮化硅陶瓷在骨中的生物相容性时发现,在小型猪模型中,用氮化硅陶瓷制作的额骨接骨板与螺钉有着令人满意的骨整合效果,说明氮化硅陶瓷是良好的面部骨外科生物材料㊂Silva 等[18]在兔模型中发现8周可以实现胫骨与氮化硅陶瓷植入体的结合,由此计算出植入体与人类骨整合时间为12周㊂如图4所示,通过扫描电镜(SEM)评估氮化硅陶瓷植入体周围的骨形成,发现植入体表面有新骨生长,并且有向骨髓腔延伸的趋势,新生骨中可见营养孔的形成,表明新生骨具有良好的质量[20]㊂Webster 等[14]将Si 3N 4陶瓷㊁Ti 和PEEK 3种植入体分别植入大鼠颅骨模型中进行比较,3个月后,3种植入体表面新生骨的质量比分别为23%㊁9%和5%,组织学切片也显示氮化硅陶瓷植入体周围形成了更好的新骨,这些实验都说明氮化硅陶瓷具有优异的骨整合性能㊂图3㊀成骨样细胞在抛光氮化硅陶瓷和聚苯乙烯上的增殖情况[15]Fig.3㊀Proliferative capacity of osteoblast-like cells propagated on polished silicon nitride (RBSN and SRBSN)and PS[15]图4㊀氮化硅植入物的扫描电镜(I)(白色箭头表示新骨中的营养因子,O 为新生骨)[20]Fig.4㊀SEM imgage of a silicon nitrite implant (I)(white arrows indicate the nutrients foramens in the newly bone,O is newly formed bone)[20]2㊀氮化硅牙科种植体牙科种植是一种修复牙列缺失和缺损的有效手段,已广泛应用于临床[21]㊂图5是牙科种植效果图,它采用人工材料(如金属㊁陶瓷等)制成种植体(一般类似牙根形态),经手术方法植入上下颌骨,待手术伤口愈合后在其上部安装牙冠㊂选择牙科种植材料考虑的因素主要包括种植材料的抗旋转性㊁抗折断性以及耐磨性,如果种植材料抗旋转性较差,患者在咀嚼过程中容易出现牙齿松动的现象[22]㊂此外相对于人体其他部位种植体材料,牙科种植体材料表面需要具有更高的生物活性㊂生物活性主要指生物材料与活体骨产生化学键合的能力,较高的生物活性有利于加速获得骨整合效果㊂目前常用的牙科种植材料是PEEK㊁钛合金等,PEEK 力学强度㊁生物相容性㊁粘接性能等较差,而钛合金第1期姜㊀磊等:氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展227㊀制作工艺复杂㊁价格偏高㊁表面活性较低[23]㊁不耐磨损,易引起患者过敏反应和牙龈萎缩等问题而影响美观㊂氮化硅陶瓷以其优异的综合性能可以很大程度地避免以上问题,是一种极具前景的新型牙科种植材料㊂1999年阮世红等[24]制作了氮化硅复合羟基磷灰石涂层种植体(Si 3N 4-HA)及单一氮化硅种植体(Si 3N 4),并采用骨组织形态计量学方法,从定量㊁动态的角度比较了两种种植体对周围骨组织的影响㊂将Si 3N 4-HA㊁Si 3N 4植入Beagle 犬双侧股骨干,分别观察1㊁3㊁6㊁12个月后取出的股骨,进行骨形态学和动力学参数的测量,观察种植体-骨界面的骨代谢情况㊂结果表明,实验动物的种植区伤口皆愈合良好,组织无炎症㊁肿胀㊂氮化硅植入6个月时,种植区的骨基质生成和矿化速度仍然较快,成骨仍较活跃,种植体和骨的结合还在加强㊂继续测试氮化硅复合羟基磷灰石涂层种植体和单一氮化硅种植体与骨界面的剪切强度[25],结果表明,早期有涂层的种植体其界面结合强度高于无涂层样品,6个月时两种种植体与骨界面的剪切强度无显著性差异,Si 3N 4-骨界面的结合强度略高,这一结果与骨计量学分析结果一致㊂羟基磷灰石(HA)涂层种植体稳定性高,但HA 涂层能否保持长期稳定,特别是在咀嚼压力下能否维持其原有特性,尚须进一步研究㊂同年,徐连来等[26]采用等离子喷涂技术在氮化硅陶瓷基底上喷涂羟基石灰石涂层,处理后的氮化硅陶瓷表面呈熔合状态,HA 颗粒较大且大小颗粒表面熔合相嵌,且有明显的贯通孔道,这有利于骨组织的生长㊂2005年阮世红等[27]使用等离子喷涂技术制备了氟磷灰石(FA)涂层氮化硅陶瓷种植体,将其植入动物体内并计算了骨动力学参数㊂扫描电镜显示种植体涂层与骨接触的部位未见沟隙存在,FA 涂层种植体与宿主骨形成骨性结合,这是目前公认的比较理想的结合类型㊂该结果连同早期报道的HA 涂层氮化硅种植体的结果都说明在氮化硅陶瓷种植体涂覆生物活性陶瓷涂层后其早期成骨更为活跃,结合强度也更大㊂3㊀氮化硅桩核冠桩核冠是修复大面积牙体缺损的一种常用的修复方法㊂大面积牙体缺损是指患牙冠部硬组织大部缺失,甚至累及牙根㊂由于剩余的牙体组织量少,无法单独使用全冠获得良好固位㊂为了增加固位,将修复体的一部分插入根管内,这部分修复体被称为桩㊂早期的桩和冠是一体的,称作桩冠;目前已对使用的桩冠进行了改良,如图6所示,桩和外面的全冠是分开制作的,各自独立,核是固定于桩之上,与牙冠剩余的牙体硬组织一起形成最终的全冠预备体,为全冠提供固位,故称作桩核冠㊂图5㊀牙科种植效果图Fig.5㊀Effect picture of dental implant 图6㊀桩核冠修复示意图Fig.6㊀Schematic diagram of post-core crown restoration ㊀㊀金属铸桩核冠会因为微渗漏的存在,发生不同程度的氧化,长时间使用后金属离子析出,对牙龈牙体产生颜色渗入,从而影响美观,而全瓷桩核冠不存在氧化的问题,不会对牙龈及牙体的基本色泽产生影响㊂Wasanapiarnpong 等[28-29]以Y 2O 3㊁SiO 2㊁MgO(质量比为3ʒ3ʒ5)作为烧结助剂,在1650ħ氮气氛围下无压烧结制备了氮化硅陶瓷并将其用作桩核冠,其杨氏模量和维氏硬度值分别为300GPa 和18.4GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为980MPa 和6.6MPa㊃m 1/2㊂细胞毒性检测(MTT)结果表明,氮化硅无毒,可以用作牙科材料㊂Wang 等[30]通过凝胶注模成型和无压烧结制备出多孔氮化硅陶瓷,然后对其进行聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)渗透,固化后得到聚合物渗透Si 3N 4复合材料(PISNC),该材料的孔隙率和抗弯强度分别为1.94%~2.28%和273~385.3MPa,其硬度与弹性模量分别为2.4GPa 和56.1GPa,与牙釉质相似,咬合时不会对其他牙齿造成伤害㊂此外,PISNC 还表现出优异的生物相容性,图7对比了PISNC㊁PMMA 和Si 3N 4陶228㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷瓷表面培育人体牙龈纤维细胞(HGfs)的情况㊂由图可见,1h后,PMMA表面HGfs的丝状伪足很少,而PSN60(用固体质量含量为60%的悬浮液制备的PISNC)和Si3N4陶瓷表面HGfs的丝状伪足或片状伪足较多且清晰,且随着培养时间的增加,PSN60和Si3N4陶瓷表面HGfs的增殖数量更多,说明PISNC和Si3N4陶瓷对HGfs的粘附㊁扩散㊁增殖有促进作用,有利于其在牙科修复材料中的应用㊂图7㊀在PISNC㊁Si3N4及PMMA表面培养不同时间的人体牙龈纤维细胞的SEM照片[30]Fig.7㊀SEM images of HGfs cultured on sample surfaces of PISNC,Si3N4and PMMA for different time[30]4㊀氮化硅饰面瓷20世纪60年代问世的瓷熔附金属(PFM,Porcelain Fused to Metal)技术对于牙科修复材料的发展而言是一次划时代的革命,它将低熔瓷熔附于金属表面制成修复体[31]㊂这种熔附于金属表面的瓷称作饰面瓷,其主要作用是为牙冠提供美观和咬合功能㊂饰面瓷早期主要用于金属基底,现在多用于全瓷冠修复体㊂饰面瓷要求具有与天然牙相近的颜色㊁透明度㊁力学性能以及良好的生物相容性,同时其热膨胀系数要低于基底材料的10%,以便在二者界面上产生一定的压应力,利于饰面瓷和基底的结合[32]㊂目前商售饰面瓷主要与氧化锆和金属等基底配套使用,热膨胀系数在10ˑ10-6/ħ左右,与氮化硅的热膨胀系数(3.0~3.5ˑ10-6/ħ)严重不匹配,无法用于氮化硅陶瓷㊂此外,氮化硅陶瓷的颜色通常为黑色,与牙齿颜色相差较大,不能满足美观的要求,所以更加迫切需要研发与氮化硅陶瓷相匹配的饰面瓷,但目前这方面的研究报道有限㊂Wananuruksawong等[33]制备了涂覆于氮化硅陶瓷的硼酸盐饰面瓷,在硼酸盐玻璃粉中添加5%(质量分数)的氧化锆粉,混合均匀后加入30%(质量分数)的聚乙烯醇溶液,涂覆在氮化硅陶瓷表面,然后在1100~1200ħ下烧结㊂制得的饰面瓷呈白色且半透明,起到很好的美观效果;其热膨胀系数为3.98ˑ10-6/ħ,与作者自制氮化硅陶瓷基底的热膨胀系数(3.48ˑ10-6/ħ)接近,可以粘附在氮化硅陶瓷上而不会开裂㊁剥落;饰面瓷硬度为4GPa,与人类牙齿的硬度(3~5GPa)相当,咬合时不会对天然牙造成损伤㊂之后的细胞毒性测试表明,该硼酸盐饰面瓷无毒,且与人的牙龈和牙周组织生物相容[29],可以安全应用于牙科修复㊂但该研究只对这种饰面瓷的热膨胀系数㊁硬度㊁色度㊁细胞毒性进行了探究,忽略了力学性能㊁化学稳定性和放射性等㊂此外,该硼酸盐饰面瓷的热膨胀系数仍大于氮化硅基底的热膨胀系数,这对两者的结合强度也会产生不利影响㊂5㊀结论与展望氮化硅陶瓷具有良好的力学性能㊁射线成像性能㊁抗菌性㊁生物相容性和骨整合性能,已成功应用于骨科修复㊂近年来,研究人员探索将其用于牙科种植体㊁桩核冠,已取得了可喜的进展,展现出氮化硅陶瓷在牙科修复材料领域良好的应用前景㊂但总体上目前的研究才刚刚起步,未来还需从以下方面开展进一步研究:㊀第1期姜㊀磊等:氮化硅陶瓷牙科修复材料研究进展229 (1)多孔氮化硅陶瓷用作牙科种植体可以获得更好的固定与骨整合效果,但是其强度较低,有待进一步提高,同时还需优化隙结构;(2)致密氮化硅陶瓷也可用作牙科种植体,但是需要结合更多的动物实验来研究;(3)致密氮化硅陶瓷用作牙冠时硬度较高㊁加工困难㊁烧结温度高,故成本较高,可以通过优化工艺㊁改善烧结助剂进一步降低氮化硅的烧结温度,还可以通过陶瓷3D打印技术解决陶瓷的成型㊁加工问题,降低氮化硅的加工成本;(4)氮化硅本身颜色为灰色或灰黑色,透光性较差,不满足美观要求,且目前尚无与氮化硅陶瓷热膨胀系数相匹配的饰面瓷,相关研究也较少,需要加强氮化硅陶瓷饰面瓷的开发及其与氮化硅陶瓷界面结合的研究㊂可以预见,随着对氮化硅陶瓷牙科修复材料重视程度的日益提高和相关研究的不断深入,上述问题将会得到有效解决,氮化硅陶瓷将会在牙科修复领域中得到广泛应用㊂参考文献[1]㊀EGUSA H,KO N,SHIMAZU T,et al.Suspected association of an allergic reaction with titanium dental implants:a clinical report[J].TheJournal of Prosthetic Dentistry,2008,100(5):344-347.[2]㊀GRACIS S,THOMPSON V P,FERENCZ J L,et al.A new classification system for all-ceramic and ceramic-like restorative materials[J].TheInternational Journal of Prosthodontics,2015,28(3):227-235.[3]㊀MAZZOCCHI M,BELLOSI A.On the possibility of silicon nitride as a ceramic for structural orthopaedic implants.Part I:processing,microstructure,mechanical properties,cytotoxicity[J].Journal of Materials Science:Materials in 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陶瓷复合修复材料在牙科领域的应用研究

陶瓷复合修复材料在牙科领域的应用研究引言：牙科领域的修复材料长期以来一直是研究的热点之一。

陶瓷复合修复材料凭借其良好的生物相容性、生物活性以及优异的机械性能，逐渐成为牙科修复材料的首选之一。

本文将对陶瓷复合修复材料在牙科领域的应用研究进行探讨。

一、陶瓷复合修复材料的优点陶瓷复合修复材料由高强度的复合陶瓷基体和增强材料组成。

其优势体现在以下几个方面：1. 生物相容性: 陶瓷复合修复材料具有良好的生物相容性，能够与牙体组织相协调，减少牙龈炎等患者不适症状的发生。

2. 生物活性: 陶瓷复合修复材料富含磷酸钙等成分，能够与牙骨进行化学结合，促进牙骨再生，提高修复效果。

3. 机械性能优异: 陶瓷复合修复材料具有高强度和刚度，可以承受咀嚼作用带来的压力，稳定性较高，不易发生断裂。

二、陶瓷复合修复材料的应用领域陶瓷复合修复材料在牙科领域的应用广泛，下面将重点介绍其在以下几个方面的应用。

1. 全冠修复: 陶瓷复合修复材料在全冠修复中具有独特的优势。

其优异的机械性能和美观度使其成为对牙体力学要求较高的修复材料。

同时，陶瓷复合修复材料的生物相容性和生物活性有助于促进牙骨再生，提高修复效果。

2. 前牙修复: 前牙修复对材料的美观性要求较高，陶瓷复合修复材料凭借其天然的透明质感和与天然牙齿相似的颜色，能够实现与自然牙齿的和谐融合。

此外，其高强度和优异的机械性能，能够有效承受咀嚼压力，提高修复的耐久性。

3. 烤瓷修复: 陶瓷复合修复材料在烤瓷修复中具有广泛的应用。

其与金属基牙冠相比，具有更好的美观性和较低的导电率，可以避免牙冠边缘黑线的形成以及过敏反应等问题。

4. 桥修复: 桥修复是一种用于缺失牙齿的修复方法。

陶瓷复合修复材料的高强度和良好的透明质感使其成为桥修复的理想选择。

此外，陶瓷复合修复材料不会引起过敏反应和牙龈炎等问题，对患者的口腔健康更友好。

三、陶瓷复合修复材料的研究进展陶瓷复合修复材料在牙科领域的应用研究不断取得进展。

上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性能改变的研究进展

陶瓷材料的特性相比橡胶材料，更适合做密封环。

这样可以极大地延长密封的有效时间，并且，其平均费用和维修费用非常低廉。

但是，由于陶瓷密封环的制造过程比较繁琐，目前的高精度研磨和抛光设备，都是为半导体材料和光冷加工而研制的。

不能直接应用于陶瓷密封环的抛光。

为了解决这个问题，研制一种用于先进陶瓷密封环超精密加工的研磨抛光设备，从而实现陶瓷密封环的广泛使用。

（1）能更好地控制修复体与基底的界面反应；（2）能在较低水平上获得较好的机械性能；（3）不会影响到其生物相容性及力学性能。

其中抛光技术和上釉技术是目前最为常用的两种方法。

抛光技术主要包括研磨、抛光和去色等步骤。

随着抛光设备、陶瓷磨具的发展及应用的不断深入，越来越多的学者认识到了机械抛光对上釉方法和上釉技术的重要影响。

但是通过上釉或者抛光对口腔陶瓷材料力学性能变化的研究并不多见。

上釉或表面磨削、研磨以及去色是机械抛光中常见的三种方法之一[1]。

一般将釉料与金属材料混合后均匀地覆盖在牙体表面，通过机械的摩擦作用来提升材料的表面机械性能。

机械磨削通常包括研磨、抛光以及去色。

抛光在上釉和抛光过程中使用的是特殊的抛光工具或磨具。

抛光技术的发展是机械抛光技术飞速发展的结果，同时也伴随着许多问题。

其最大的问题在于抛光过程中难以控制牙体中金属元素的变化，因此对硬度值及断裂韧性有着非常严格的要求。

目前市面上多以无机非金属的材质进行上釉和抛光，例如氧化铝、氧化锆等。

不同材料上釉时所得到的硬度值不同，一般以8~10HRC为最佳。

在机械抛光中，磨削对陶瓷材料的力学性能的影响主要表现在以下几个方面：（1）对基底结构的破坏。

通过对磨削的控制，可以控制陶瓷材料的整体或局部应力分布。

但在实际操作中，由于上釉技术和抛光技术的限制，并不能完全控制上釉过程中陶瓷材料的整体或局部应力分布。

因此，对于上釉与抛光阶段使用不同的磨削方法也能获得不同程度的机械性能。

（2）对陶瓷的化学成分影响。

例如：在粗磨削阶段，随着厚度的增加，粗糙度增加；磨去釉料表面有较大的氧化膜存在，能提高其物理性能。