Aplicación de la cerámica de alúmina
Las cerámicas se utilizan como biomateriales para rellenar defectos en dientes y huesos, fijar trasplantes óseos, fracturas o prótesis en los huesos y reemplazar tejidos enfermos. Se denominan biocerámicas. Se utilizan ampliamente en el campo médico debido a sus excelentes características, como alta resistencia, resistencia al desgaste, mayor resistencia a la compresión y a la flexión y alta biocompatibilidad.
El concepto de cerámica de alúmina cubre una amplia gama. Además de la cerámica de alúmina pura, cualquier material cerámico con un contenido de alúmina de más del 45% puede denominarse cerámica de alúmina. La cerámica de alúmina tiene muchos cristales isomorfos y heteromórficos, pero los más utilizados son solo α-Al2O3 y γ-Al2O3. Debido a sus diferentes estructuras cristalinas, tienen diferentes propiedades. Entre ellos, α-Al2O3, también conocido como corindón, es la fase cristalina principal de la cerámica de alúmina, con alta resistencia mecánica, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión.
Aplicación de cerámica de alúmina en articulaciones artificiales
La cerámica de alúmina de alta pureza tiene un coeficiente de fricción muy bajo, una gran dureza y una buena humectabilidad, lo que la hace muy adecuada para su uso como superficies de fricción en las articulaciones. Solo se puede utilizar alúmina de alta pureza en el campo médico, y las impurezas que pueden formar fases límite de grano de vidrio (como sílice, silicatos metálicos y óxidos de metales alcalinos) deben ser inferiores al 0,1 % en peso, porque la degradación de dichas impurezas conducirá a sitios de concentración de tensión donde aparecerán grietas. Los estudios han demostrado que al seleccionar los parámetros de sinterización adecuados (temperatura, tiempo, velocidades de calentamiento/enfriamiento) y los aditivos dopantes (como óxido de magnesio, óxido de circonio y óxido de cromo), se puede controlar el tamaño de grano y la porosidad de la alúmina, y se puede mejorar de manera efectiva la tenacidad y la resistencia a la fractura de la alúmina.
Los materiales compuestos formados por óxido de circonio y alúmina se denominan alúmina endurecida con óxido de circonio (ZTA) o zirconia endurecida con alúmina (ATZ), que también desempeñan un papel importante en los materiales para articulaciones artificiales. Estos dos materiales compuestos dependen del contenido de los componentes principales. Estos materiales compuestos combinan la capacidad de endurecimiento del óxido de circonio con la baja sensibilidad de la alúmina a la degradación en fluidos biológicos de baja temperatura. De acuerdo con los requisitos de diseño del material, ATZ se puede utilizar cuando se requiere una alta tenacidad a la fractura, mientras que ZTA se puede utilizar cuando se requiere dureza. No hay suficientes datos clínicos para demostrar que las superficies de apoyo de las articulaciones ZTA tengan mayores ventajas en la resistencia al desgaste. Los estudios han demostrado que la aplicación de ZTA y alúmina endurecida a base de óxido de circonio (ZPTA) en la cirugía articular es mucho mayor que la de ATZ.
Aplicación de la cerámica de alúmina en la restauración oral
La cerámica de alúmina tiene una transmitancia de luz y un color que coinciden con los de los dientes reales y es ligeramente tóxica. La cerámica de alúmina tiene una conductividad térmica significativamente baja, lo que reduce la estimulación de los alimentos fríos y calientes en la pulpa. Las cerámicas de zirconio son resistentes al desgaste, la corrosión y las altas temperaturas, y su color es similar al de los dientes reales. Son adecuadas para la restauración dental y tienen una alta resistencia. Según la composición física de los materiales cerámicos de alúmina y los diferentes procesos de fabricación, las cerámicas de alúmina utilizadas en el campo de la restauración totalmente cerámica se pueden dividir en las siguientes categorías:
(1) Cerámicas de alúmina por infiltración de vidrio
Infiltración de vidrio, el nombre completo es método de infiltración de vidrio con recubrimiento en suspensión. La alúmina, como material matriz, presenta una estructura porosa, y el vidrio de borosilicato de lantano que contiene colorantes penetra en ella. Después de formarse, tiene una microestructura en la que las fases de cristal de alúmina y las fases de cristal de vidrio se interpenetran entre sí.
(2) Cerámicas de alúmina sinterizada densa de alta pureza
Está compuesta de alúmina con una pureza del 99,9%. El polvo de alúmina se prensa en un cuerpo verde (prensado en seco) a gran presión y luego se sinteriza. El método de formación por presión confiere a la cerámica de alúmina una alta densidad y una baja porosidad.
(3) Cerámica de alúmina endurecida con circonio infiltrado con vidrio
Este tipo de cerámica se forma añadiendo un 35 % de circonio parcialmente estabilizado al polvo de cerámica de alúmina infiltrado con vidrio. Se puede observar circonio tetragonal distribuido uniformemente dentro del material formado.
Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los materiales biocerámicos de alúmina se están utilizando cada vez más en el campo médico, y la investigación sobre ellos se dirigirá hacia direcciones médicas emergentes con mayor valor añadido y más perspectivas.