氧化锆的主要局限性(尤其是在牙科应用中)是在某些条件下容易发生从四方到单斜的相变,这会导致材料降解和牙科修复体的潜在失效。
详细解释:
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相变: 氧化锆有几种同素异形体,其中四方相在室温下是稳定的。该相对于氧化锆的机械强度和韧性至关重要,因为向单斜相的转变会导致体积膨胀,从而封闭裂缝尖端,增强其抗断裂性。然而,机械研磨、喷砂或热循环等外部应力会引发这种转变,导致 3 - 4% 的体积膨胀。这种膨胀会引起内应力,可能导致牙科修复体出现微裂纹,甚至是灾难性故障。
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制造挑战: 氧化锆的烧结过程至关重要,因为它会对材料的最终性能产生重大影响。要达到最佳的烧结条件以尽量减少孔隙和控制晶粒大小是一项挑战。另一个问题是,即使经过高温烧结,四方氧化锆多晶(TZP)样品的不透明度也会影响牙科修复体的美观质量。目前正在探索高压放电等离子烧结(HP-SPS)等先进技术,以提高透明度和机械性能,但这些方法增加了制造过程的复杂性和成本。
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隔热性能: 氧化锆的导热性较低,虽然在某些应用中有益,但在牙科修复中却带来了挑战。它在烧制和冷却过程中起着绝缘体的作用,如果处理不当,可能会导致热应力。陶瓷技师必须使用慢速冷却协议,以确保无张力冷却,如果操作不当,会使制造过程复杂化,并增加失败的风险。
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成本: 氧化锆往往比传统的金属陶瓷牙冠昂贵,这可能是影响其应用的一个重要因素,尤其是在对成本敏感的市场或预算有限的患者。
总之,虽然氧化锆具有优异的机械性能和生物相容性,但其在相稳定性、制造挑战、热性能和成本方面的局限性必须加以谨慎管理,以确保牙科修复的使用寿命和成功率。
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