تطبيقات سيراميك الألومينا

تُستخدم السيراميك كمواد حيوية لملء العيوب في الأسنان والعظام، وإصلاح عمليات زرع العظام، والكسور أو الأطراف الاصطناعية للعظام، واستبدال الأنسجة المريضة. وتُسمى السيراميك الحيوي. وهي تستخدم على نطاق واسع في المجال الطبي بسبب خصائصها الممتازة مثل القوة العالية، ومقاومة التآكل، وقوة الضغط والانحناء العالية، والتوافق البيولوجي العالي.

يغطي مفهوم السيراميك الألومينا نطاقًا واسعًا. بالإضافة إلى السيراميك الألومينا النقي، يمكن تسمية أي مادة سيراميك تحتوي على نسبة من الألومينا تزيد عن 45% بالسيراميك الألومينا. تحتوي السيراميك الألومينا على العديد من البلورات المتماثلة وغير المتجانسة، ولكن الأكثر استخدامًا هي α-Al2O3 وγ-Al2O3 فقط. نظرًا لبنيتها البلورية المختلفة، فإنها تتمتع بخصائص مختلفة. من بينها، α-Al2O3، المعروف أيضًا باسم الكوراندوم، هو الطور البلوري الرئيسي للسيراميك الألومينا، مع قوة ميكانيكية عالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة للتآكل.

تطبيق سيراميك الألومينا في المفاصل الصناعية

تتميز سيراميك الألومينا عالية النقاء بمعامل احتكاك منخفض للغاية وصلابة عالية وقابلية جيدة للبلل، مما يجعلها مناسبة جدًا للاستخدام كسطح احتكاك للمفاصل. يمكن استخدام الألومينا عالية النقاء فقط في المجال الطبي، ويجب أن تكون الشوائب التي يمكن أن تشكل أطوار حدود حبيبات الزجاج (مثل السيليكا، وسيليكات المعادن، وأكاسيد المعادن القلوية) أقل من 0.1% بالوزن، لأن تحلل مثل هذه الشوائب سيؤدي إلى مواقع تركيز الإجهاد حيث ستظهر الشقوق. وجدت الدراسات أنه من خلال اختيار معلمات التلبيد المناسبة (درجة الحرارة، والوقت، ومعدلات التسخين/التبريد) وإضافات التنشيط (مثل أكسيد المغنيسيوم، وأكسيد الزركونيوم، وأكسيد الكروم)، يمكن التحكم في حجم حبيبات الألومينا ومساميتها، ويمكن تحسين صلابة الألومينا وقوة كسرها بشكل فعال.

تُسمى المواد المركبة المكونة من أكسيد الزركونيوم والألومينا بأكسيد الزركونيوم المقوى بأكسيد الزركونيوم (ZTA) أو زركونيا مقوى بالألومينا (ATZ)، والتي تلعب أيضًا دورًا مهمًا في مواد المفاصل الاصطناعية. تعتمد هاتان المادتان المركبتان على محتوى المكونات الرئيسية. تجمع هذه المواد المركبة بين قدرة أكسيد الزركونيوم على التصلب والحساسية المنخفضة للألومينا للتحلل في السوائل البيولوجية منخفضة الحرارة. وفقًا لمتطلبات تصميم المادة، يمكن استخدام ATZ عندما تكون هناك حاجة إلى صلابة عالية للكسر، بينما يمكن استخدام ZTA عندما تكون هناك حاجة إلى الصلابة. لا توجد بيانات سريرية كافية لإثبات أن أسطح تحمل المفاصل ZTA لها مزايا أكبر في مقاومة التآكل. أظهرت الدراسات أن تطبيق ZTA وأكسيد الزركونيوم المقوى بأكسيد الزركونيوم (ZPTA) في جراحة المفاصل أكبر بكثير من ATZ.

تطبيق سيراميك الألومينا في ترميم الفم

تتمتع سيراميك الألومينا بنفاذية للضوء ولون يطابقان الأسنان الحقيقية، وهي سامة قليلاً. تتميز سيراميك الألومينا بموصلية حرارية منخفضة بشكل ملحوظ، مما يقلل من تحفيز الأطعمة الباردة والساخنة على اللب. تتميز سيراميك الزركونيا بمقاومتها للتآكل والتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة، كما أن لونها يشبه لون الأسنان الحقيقية. وهي مناسبة لترميم الأسنان وتتمتع بقوة عالية. وفقًا للتركيبة الفيزيائية لمواد سيراميك الألومينا وعمليات التصنيع المختلفة، يمكن تقسيم سيراميك الألومينا المستخدم في مجال ترميم السيراميك بالكامل إلى الفئات التالية:

(1) سيراميك الألومينا المتسرب بالزجاج

التسرب الزجاجي، الاسم الكامل هو طريقة تسرب الزجاج بطلاء الطين. تتميز الألومينا، كمواد مصفوفة، ببنية مسامية، وتخترقها الملونات المحتوية على زجاج اللانثانوم والبوروسيليكات. بعد التشكيل، يكون لها بنية دقيقة تتداخل فيها أطوار بلورات الألومينا وأطوار بلورات الزجاج مع بعضها البعض.

(2) سيراميك الألومينا المتسرب بالكثافة عالي النقاء

يتكون من الألومينا بنقاء 99.9٪. يتم ضغط مسحوق الألومينا في جسم أخضر (الضغط الجاف) تحت ضغط كبير ثم يتم تلبيده. تمنح طريقة التشكيل بالضغط سيراميك الألومينا كثافة عالية ومسامية منخفضة.

(3) سيراميك الألومينا المقوى بالزركونيا المتسربة بالزجاج

يتم تشكيل هذا النوع من السيراميك بإضافة 35٪ من الزركونيا المستقرة جزئيًا إلى مسحوق سيراميك الألومينا المتسرب بالزجاج. يمكن ملاحظة الزركونيا الرباعية الموزعة بالتساوي داخل المادة المشكلة.

مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، يتم استخدام مواد السيراميك الحيوي للألومينا على نطاق واسع بشكل متزايد في المجال الطبي، وسوف يتجه البحث فيها نحو اتجاهات طبية ناشئة ذات قيمة مضافة أعلى وآفاق أكثر.