Стеклокерамика

14 Июня в 9:47 3803 0


Впервые стеклокерамика была разработана на предприятии Corning Glass Works в конце 50-х годов прошлого века. В принципе, изделие формируют, пока стеклянная масса находится в расплавленном состоянии, однако в результате ее охлаждения образуется метастабильное стекло. При последующей тепловой обработке метастабильного стекла происходит кристаллизация, которая возникает за счет образования центров (зародышей) кристаллизации и последующего увеличения размеров кристаллов, находящихся внутри материала. Процесс превращения стекла в частично закристаллизованное стекло называется ситаллизацией. Таким образом, стеклокерамика представляет собой многофазное твердое вещество, содержащее остатки стеклофазы, в которой распределена тонкодисперсная кристаллическая фаза. Управление процессом кристаллизации стекла позволяет получить тончайшие кристаллы, которые равномерно распределены по всей стеклянной матрице. Число кристаллов, скорость их роста и, следовательно, их размеры, можно регулировать путем изменения температуры тепловой обработки материала и времени выдержки при заданной температуре.

Существует два важных направления образования кристаллической фазы: образование центров кристаллизации и рост кристаллов. На Рис. 3.4.8 схематически изображена скорость образования центров кристаллизации и скорость роста кристаллов. Эти кривые проходят через максимум при разных температурах. Следовательно, процесс ситаллизации представляет собой двухэтапную тепловую обработку. Первый этап тепловой обработки стекла проводят при температуре, способствующей образованию максимального числа центров кристаллизации. Затем, после определенной выдержки материала, его температуру повышают для обеспечения роста кристаллов.

stomatologicheskoe_materialovedenie_3.4.8.jpg

Рис. 3.4.8. Скорость образования центров кристаллизации и роста кристаллов (Т2) в стеклофазе керамики

Выдержку при повышенной температуре проводят до тех пор, пока не сформируются кристаллы оптимального размера.

Для того,чтобы получить гарантированно высокую прочность стеклокерамического материала, необходимо, чтобы число кристаллов было как можно большим, и чтобы все они были равномерно распределены внутри стеклофазы. Содержание кристаллической фазы в процессе ситаллизации будет постепенно расти, и, в конечном итоге, она может занимать от 50% до 100% объема материала. Механические свойства стеклокерамических материалов



Считают, что на механические свойства материалов большое влияние оказывают:

• размер частиц кристаллической фазы;
• доля кристаллической фракции в объеме материала;
• прочность связи в областях поверхностей раздела кристаллической и стеклянных фаз;
• разница в величине модуля упругости;
• разница коэффициентов термического расширения.

Разрушение хрупких твердых веществ почти всегда начинается от небольшого внутреннего или поверхностного дефекта, такого, как микротрещина, который действует, как концентратор напряжения. Если кристаллическая фаза обладает достаточной прочностью, то трещины начнут образовываться в стеклянной фазе. Таким образом, размер образующихся микротрещин может быть ограничен расстоянием между кристаллическими частицами. Следовательно, решающим параметром будет средний путь свободного распространения микротрещины в стеклофазе, Lc, который рассчитывают по уравнению:

Ц = с1(1-Уф)/Уф

где d - диаметр кристалла, а Уф — объем всей кристаллической фракции в стеклокерамическом материале.

Таким образом, чем меньше размер кристаллов и чем больше доля объема кристаллической фракции в материале, тем короче будет средний путь свободного распространения микротрещины в стеклофазе, и, следовательно, тем выше будет механическая прочность материала.

Клиническое значение

Одной из особенностей стеклокерамики является то, что размеры кристаллов и количество кристаллической фазы в материале можно точно регулировать в ходе проведения ситаллизации.

Большинство стеклокерамических материалов являются непрозрачными или мутными и непригодными для стоматологического использования. Впервые стеклокерамика была применена в стоматологии МасCulloch в 1968 году для изготовления искусственных зубов для съемных протезов. За основу этого материала была взята трехкомпонентная система Li2O.ZnO.Si02. Позднее более широко стали применять искусственные акриловые зубы, и идея использовать стеклокерамику в съемном протезировании в дальнейшем была забыта. В настоящее время существует широкий круг стеклокерамических материалов и методов изготовления цельнокерамических реставраций, фиксируемых полимерными адгезивами.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Похожие статьи
показать еще
 
Стоматология и ЧЛХ