Karakteristike cirkonija

Najpopularniji dentalni keramički sustavi su materijali na bazi silicijevog dioksida, leucita, litijevog disilikata, glinice i cirkonija. Trenutno je keramika na bazi cirkonija najviše proučavana, izazovna istraživanja iz različitih razloga.

Cirkonij (cirkonijev dioksid, ZrO2), također nazvan "keramički čelik", ima optimalna svojstva za stomatološku upotrebu: vrhunsku žilavost, čvrstoću i otpornost na zamor, uz izvrsna svojstva habanja i biokompatibilnost.

Cirkonij (Zr) je vrlo jak metal sa sličnim kemijskim i fizikalnim svojstvima kao i titan (Ti). Inače, Zr i Ti su dva metala koja se obično koriste u stomatologiji implantata, uglavnom zato što ne inhibiraju stanice koje stvaraju kost (osteoblaste), a koje su neophodne za osteointegraciju.

Dentalni cirkonij je najčešće modificirani itrij (Y2O3) tetragonalni polikristal cirkonija (Y-TZP). Itrij se dodaje kako bi se stabilizirala transformacija kristalne strukture tijekom pečenja na povišenoj temperaturi i poboljšala fizička svojstva cirkonija. Nakon zagrijavanja, monoklinička faza cirkonija počinje transformirati u tetragonalnu fazu na 1187 °C, dostiže vrhunac na 1197 °C i završava na 1206 °C. Prilikom hlađenja, transformacija iz tetragonalne u monokliničku fazu počinje na 1052 °C, dostiže vrhunac na 1048 °C i završava na 1020 °C, pokazujući histerezno ponašanje. Poznato je da je cirkonijeva tetragonalna u monoklinska fazna transformacija martenzitna transformacija. Tijekom ove transformacije cirkonijeve faze, jedinična ćelija monokliničke konfiguracije zauzima oko 4% više volumena od tetragonalne konfiguracije, što je relativno velika promjena volumena. To bi moglo rezultirati stvaranjem keramičkih pukotina ako se ne koriste stabilizirajući oksidi. Ceria (CeO2), itrija (Y2O3), aluminij (Al2O3), magnezij (MgO) i kalcij (CaO) korišteni su kao stabilizirajući oksidi. Dakle, kako monoklinska faza ne nastaje u normalnim uvjetima hlađenja, kubična i tetragonalna faza se zadržavaju, a nastanak pukotina zbog fazne transformacije se izbjegava. Također je važno uzeti u obzir da su za stabilizaciju tetragonalne i kubične strukture potrebne različite količine dodataka (stabilizatora). Tetragonalna faza je stabilizirana pri nižim koncentracijama dopanta od kubične faze. Međutim, drugi način stabilizacije tetragonalne faze na sobnoj temperaturi je smanjenje veličine kristala (kritična prosječna veličina zrna je< 0,3="" μm).="" ovaj="" učinak="" se="" pripisuje="" razlici="" površinske="" energije.="" posljedično,="" keramika="" na="" bazi="" cirkonija="" koja="" se="" koristi="" u="" biomedicinske="" svrhe="" obično="" postoji="" kao="" metastabilni="" tetragonalni="" djelomično="" stabilizirani="" cirkonij="" (psz)="" na="" sobnoj="" temperaturi.="" metastabilna="" znači="" da="" zarobljena="" energija="" još="" uvijek="" postoji="" unutar="" materijala="" da="" ga="" vrati="" u="" monokliničku="" fazu.="" pokazalo="" se="" da="" je="" visoko="" lokalizirano="" naprezanje="" ispred="" pukotine="" koja="" se="" širi="" dovoljna="" da="" pokrene="" zrnca="" cirkonija="" da="" se="" transformiraju="" u="" blizini="" vrha="" pukotine.="" u="" ovom="" slučaju,="" povećanje="" volumena="" od="" 4%="" postaje="" korisno,="" u="" biti="" stiskanje="" pukotine="" do="" zatvaranja="" i="" povećanje="" žilavosti,="" poznato="" kao="" transformacijsko="">