알루미나 세라믹의 응용
세라믹은 치아와 뼈의 결함을 채우고, 뼈 이식, 뼈 골절 또는 보철물을 고정하고, 질병에 걸린 조직을 대체하는 생체 재료로 사용됩니다. 이를 바이오 세라믹이라고 합니다. 고강도, 내마모성, 더 높은 압축 및 굽힘 강도, 높은 생체 적합성과 같은 뛰어난 특성으로 인해 의료 분야에서 널리 사용됩니다.
알루미나 세라믹의 개념은 광범위한 범위를 포괄합니다. 순수한 알루미나 세라믹 외에도 알루미나 함량이 45% 이상인 모든 세라믹 재료를 알루미나 세라믹이라고 할 수 있습니다. 알루미나 세라믹에는 많은 동형 및 이형 결정이 있지만 가장 일반적으로 사용되는 것은 α-Al2O3와 γ-Al2O3뿐입니다. 결정 구조가 다르기 때문에 특성이 다릅니다. 그 중 α-Al2O3는 코런덤이라고도 하며, 높은 기계적 강도, 고온 저항성 및 내식성을 가진 알루미나 세라믹의 주요 결정상입니다.
인공 관절에서의 알루미나 세라믹의 응용
고순도 알루미나 세라믹은 마찰 계수가 매우 낮고 경도가 높으며 젖음성이 좋기 때문에 관절 마찰 표면으로 사용하기에 매우 적합합니다. 의료 분야에서는 고순도 알루미나만 사용할 수 있으며, 유리 입자 경계상을 형성할 수 있는 불순물(예: 실리카, 금속 규산염 및 알칼리 금속 산화물)은 0.1중량% 미만이어야 합니다. 이러한 불순물의 분해로 인해 균열이 나타나는 응력 집중 부위가 생기기 때문입니다. 연구에 따르면 적절한 소결 매개변수(온도, 시간, 가열/냉각 속도)와 도핑 첨가제(예: 산화 마그네슘, 산화 지르코늄 및 산화 크롬)를 선택하면 알루미나의 입자 크기와 기공률을 제어할 수 있으며 알루미나의 인성과 파괴 강도를 효과적으로 개선할 수 있습니다.
지르코늄 산화물과 알루미나로 형성된 복합 재료는 지르코늄 산화물 강화 알루미나(ZTA) 또는 알루미나 강화 지르코니아(ATZ)라고 하며, 인공 관절 재료에서도 중요한 역할을 합니다. 이 두 복합 재료는 주요 성분의 함량에 따라 달라집니다. 이 복합 재료는 지르코늄 산화물의 강화 능력과 알루미나의 저온 생물학적 유체에서의 분해에 대한 낮은 민감성을 결합합니다. 재료의 설계 요구 사항에 따라 높은 파괴 인성이 필요할 때 ATZ를 사용할 수 있고, 경도가 필요할 때 ZTA를 사용할 수 있습니다. ZTA 관절 베어링 표면이 내마모성 측면에서 더 큰 이점이 있다는 것을 보여주는 충분한 임상 데이터는 없습니다. 연구에 따르면 관절 수술에서 ZTA와 지르코늄 산화물 기반 강화 알루미나(ZPTA)를 적용하는 것이 ATZ보다 훨씬 더 많습니다.
구강 복원에서 알루미나 세라믹의 적용
알루미나 세라믹은 실제 치아와 일치하는 빛 투과율과 색상을 가지고 있으며 약간 독성이 있습니다. 알루미나 세라믹은 열전도도가 상당히 낮아 펄프에 대한 차갑고 뜨거운 음식의 자극을 줄입니다. 지르코니아 세라믹은 마모, 부식 및 고온에 강하고 색상이 실제 치아와 유사합니다. 치아 복원에 적합하고 강도가 높습니다. 알루미나 세라믹 재료의 물리적 구성과 다양한 제조 공정에 따라 올 세라믹 복원 분야에서 사용되는 알루미나 세라믹은 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
(1) 유리 침투 알루미나 세라믹
유리 침투, 전체 이름은 슬러리 코팅 유리 침투 방법입니다. 매트릭스 재료인 알루미나는 다공성 구조를 나타내며 착색제가 함유된 란탄-붕규산 유리가 침투합니다. 형성 후 알루미나 결정상과 유리 결정상이 서로 침투하는 미세 구조를 갖습니다.
(2) 고순도 고밀도 소결 올 알루미나 세라믹
순도 99.9%의 알루미나로 구성됩니다. 알루미나 분말을 고압 하에 그린 바디(건식 프레싱)로 압축한 다음 소결합니다. 압력 성형 방법은 알루미나 세라믹에 높은 밀도와 낮은 기공률을 제공합니다.
(3) 유리 침투 지르코니아 강화 알루미나 세라믹
이 유형의 세라믹은 유리 침투 알루미나 세라믹 분말에 35%의 부분 안정화 지르코니아를 첨가하여 형성됩니다. 형성된 재료 내부에서 균일하게 분포된 사방정계 지르코니아를 관찰할 수 있습니다.
과학과 기술의 지속적인 발전으로 알루미나 바이오 세라믹 재료는 의료 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있으며, 이에 대한 연구는 더 높은 부가가치와 더 많은 전망을 가진 새로운 의료 방향으로 나아갈 것입니다.