Применение алюмооксидной керамики
Керамика используется в качестве биоматериалов для заполнения дефектов зубов и костей, фиксации костных трансплантатов, переломов или протезов на костях и замены больных тканей. Она называется биокерамикой. Она широко используется в медицинской сфере из-за своих превосходных характеристик, таких как высокая прочность, износостойкость, более высокая прочность на сжатие и изгиб, а также высокая биосовместимость.
Понятие алюмооксидной керамики охватывает широкий спектр. Помимо чистой алюмооксидной керамики, любой керамический материал с содержанием оксида алюминия более 45% можно назвать алюмооксидной керамикой. Алюмооксидная керамика имеет много изоморфных и гетероморфных кристаллов, но наиболее часто используются только α-Al2O3 и γ-Al2O3. Из-за их различных кристаллических структур они обладают различными свойствами. Среди них α-Al2O3, также известный как корунд, является основной кристаллической фазой алюмооксидной керамики с высокой механической прочностью, высокой термостойкостью и коррозионной стойкостью.
Применение керамики из оксида алюминия в искусственных суставах
Керамика из оксида алюминия высокой чистоты имеет очень низкий коэффициент трения, высокую твердость и хорошую смачиваемость, что делает ее очень подходящей для использования в качестве поверхностей трения суставов. В медицинской сфере можно использовать только оксид алюминия высокой чистоты, а примеси, которые могут образовывать фазы границ зерен стекла (такие как кремний, силикаты металлов и оксиды щелочных металлов), должны быть менее 0,1% по весу, поскольку деградация таких примесей приведет к появлению участков концентрации напряжений, где появятся трещины. Исследования показали, что путем выбора соответствующих параметров спекания (температура, время, скорости нагрева/охлаждения) и легирующих добавок (таких как оксид магния, оксид циркония и оксид хрома) можно контролировать размер зерна и пористость оксида алюминия, а также можно эффективно улучшить его ударную вязкость и прочность на излом.
Композитные материалы, образованные оксидом циркония и оксидом алюминия, называются закаленным оксидом циркония (ZTA) или закаленным оксидом циркония (ATZ), которые также играют важную роль в искусственных материалах для суставов. Эти два композитных материала зависят от содержания основных компонентов. Эти композитные материалы сочетают в себе закаливающую способность оксида циркония с низкой чувствительностью оксида алюминия к деградации в низкотемпературных биологических жидкостях. Согласно требованиям к конструкции материала, ATZ может использоваться, когда требуется высокая вязкость разрушения, в то время как ZTA может использоваться, когда требуется твердость. Нет достаточных клинических данных, показывающих, что опорные поверхности суставов ZTA имеют большие преимущества в износостойкости. Исследования показали, что применение ZTA и закаленного оксида циркония на основе оксида циркония (ZPTA) в хирургии суставов намного шире, чем ATZ.
Применение керамики из оксида алюминия в реставрации полости рта
Керамика из оксида алюминия имеет светопропускание и цвет, которые соответствуют настоящим зубам, и является слегка токсичной. Керамика из оксида алюминия имеет значительно низкую теплопроводность, что снижает воздействие холодной и горячей пищи на пульпу. Керамика из диоксида циркония устойчива к износу, коррозии и высоким температурам, а ее цвет похож на цвет настоящих зубов. Она подходит для реставрации зубов и обладает высокой прочностью. В зависимости от физического состава материалов из оксида алюминия и различных производственных процессов керамику из оксида алюминия, используемую в области цельнокерамической реставрации, можно разделить на следующие категории:
(1) Керамика из оксида алюминия, пропитанная стеклом
Инфильтрация стекла, полное название — метод инфильтрации стекла с нанесением суспензии. Оксид алюминия, как матричный материал, представляет собой пористую структуру, а лантан-боросиликатное стекло, содержащее красители, проникает в него. После формирования он имеет микроструктуру, в которой кристаллические фазы оксида алюминия и кристаллические фазы стекла взаимопроникают друг в друга.
(2) Высокочистая плотная спеченная цельнокерамическая керамика из оксида алюминия
Состоит из оксида алюминия с чистотой 99,9%. Порошок оксида алюминия прессуется в сырое тело (сухое прессование) под большим давлением, а затем спекается. Метод формования под давлением придает керамике из оксида алюминия высокую плотность и низкую пористость.
(3) Керамика из закаленного оксида алюминия, пропитанная стеклом
Этот тип керамики формируется путем добавления 35% частично стабилизированного оксида циркония к порошку керамики из оксида алюминия, пропитанному стеклом. Внутри сформированного материала можно наблюдать равномерно распределенный тетрагональный оксид циркония.
С непрерывным развитием науки и техники биокерамические материалы из оксида алюминия все шире используются в медицинской сфере, и их исследования будут двигаться в направлении новых медицинских направлений с более высокой добавленной стоимостью и большими перспективами.