Aplikasi Keramik Alumina

Keramik digunakan sebagai biomaterial untuk mengisi cacat pada gigi dan tulang, memperbaiki transplantasi tulang, fraktur atau prostesis pada tulang, dan mengganti jaringan yang sakit. Keramik ini disebut biokeramik. Keramik ini banyak digunakan di bidang medis karena karakteristiknya yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, ketahanan aus, kekuatan kompresi dan tekukan yang lebih tinggi, dan biokompatibilitas yang tinggi.

Konsep keramik alumina mencakup berbagai hal. Selain keramik alumina murni, material keramik apa pun dengan kandungan alumina lebih dari 45% dapat disebut keramik alumina. Keramik alumina memiliki banyak kristal isomorfik dan heteromorfik, tetapi yang paling umum digunakan hanyalah α-Al2O3 dan γ-Al2O3. Karena struktur kristalnya yang berbeda, keduanya memiliki sifat yang berbeda. Di antara semuanya, α-Al2O3, yang juga dikenal sebagai korundum, merupakan fase kristal utama keramik alumina, dengan kekuatan mekanis yang tinggi, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan korosi.

Aplikasi Keramik Alumina pada Sendi Buatan

Keramik alumina dengan kemurnian tinggi memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah, kekerasan yang tinggi, dan daya serap air yang baik, sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai permukaan gesekan sendi. Hanya alumina dengan kemurnian tinggi yang dapat digunakan di bidang medis, dan pengotor yang dapat membentuk fase batas butiran kaca (seperti silika, silikat logam, dan oksida logam alkali) harus kurang dari 0,1wt%, karena degradasi pengotor tersebut akan menyebabkan lokasi konsentrasi tegangan tempat retakan akan muncul. Penelitian telah menemukan bahwa dengan memilih parameter sintering yang tepat (suhu, waktu, laju pemanasan/pendinginan) dan aditif doping (seperti magnesium oksida, zirkonium oksida, dan kromium oksida), ukuran butiran dan porositas alumina dapat dikontrol, dan ketangguhan serta kekuatan patah alumina dapat ditingkatkan secara efektif.

Material komposit yang dibentuk oleh zirkonium oksida dan alumina disebut zirkonium oksida yang dikeraskan alumina (ZTA) atau alumina yang dikeraskan zirkonia (ATZ), yang juga berperan penting dalam material sendi buatan. Kedua material komposit ini bergantung pada kandungan komponen utamanya. Material komposit ini menggabungkan kemampuan pengerasan zirkonium oksida dengan sensitivitas rendah alumina terhadap degradasi dalam cairan biologis bersuhu rendah. Menurut persyaratan desain material, ATZ dapat digunakan ketika diperlukan ketangguhan fraktur yang tinggi, sedangkan ZTA dapat digunakan ketika diperlukan kekerasan. Tidak ada data klinis yang cukup untuk menunjukkan bahwa permukaan bantalan sendi ZTA memiliki keunggulan yang lebih besar dalam ketahanan aus. Penelitian telah menunjukkan bahwa aplikasi ZTA dan zirkonium oksida berbasis alumina yang dikeraskan (ZPTA) dalam operasi sendi jauh lebih besar daripada ATZ.

Aplikasi Keramik Alumina dalam Restorasi Mulut

Keramik alumina memiliki daya hantar cahaya dan warna yang sesuai dengan gigi asli, dan sedikit beracun. Keramik alumina memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah, yang mengurangi rangsangan makanan dingin dan panas pada pulpa. Keramik zirkonia tahan terhadap keausan, korosi, dan suhu tinggi, dan warnanya mirip dengan gigi asli. Keramik ini cocok untuk restorasi gigi dan memiliki kekuatan tinggi. Menurut komposisi fisik bahan keramik alumina dan berbagai proses pembuatannya, keramik alumina yang digunakan dalam bidang restorasi serba keramik dapat dibagi menjadi beberapa kategori berikut:

(1) Keramik alumina infiltrasi kaca

Infiltrasi kaca, nama lengkapnya adalah metode infiltrasi kaca pelapis bubur. Alumina, sebagai bahan matriks, memiliki struktur berpori, dan pewarna yang mengandung kaca borosilikat-lantanum menembus ke dalamnya. Setelah terbentuk, ia memiliki struktur mikro di mana fase kristal alumina dan fase kristal kaca saling menembus.

(2) Keramik serba alumina sinter padat dengan kemurnian tinggi

Terdiri dari alumina dengan kemurnian 99,9%. Bubuk alumina ditekan ke dalam benda hijau (pengepresan kering) di bawah tekanan tinggi dan kemudian disinter. Metode pembentukan tekanan menghasilkan keramik alumina dengan kepadatan tinggi dan porositas rendah.

(3) Keramik alumina yang dikeraskan dengan zirkonia yang diinfiltrasi kaca

Jenis keramik ini dibentuk dengan menambahkan 35% zirkonia yang distabilkan sebagian ke bubuk keramik alumina yang diinfiltrasi kaca. Zirkonia tetragonal yang terdistribusi secara merata dapat diamati di dalam material yang terbentuk.

Dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, material biokeramik alumina semakin banyak digunakan di bidang medis, dan penelitian tentang material tersebut akan bergerak ke arah arah medis yang baru dengan nilai tambah yang lebih tinggi dan lebih banyak prospek.