Download pdf - Sticle ceramice

8/9/2019 Sticle ceramice

1/33

STICLE CERAMICESTICLE CERAMICE


2/33


3/33

Sticlele ceramice = materiale policristaline realizate prin

tehnica cristalizării controlate a sticlelor în stare solidă.

Sticlele obișnuite – vitroase = constituite din silice-SiO2, prin

topire, în prezena unor !ondani sub !ormă de "a2#O$ , #a#O$

și "a2%&O'. ()*2O, !ormează o masă lichidă multicomponentă.

+rin răcirea sticlei topite sub domeniul de temperatură '$ –

')/#0 și răcită controlat, în masa sticloasă se !ormează nuclee

de microcristale, care cresc rapid, av1nd tendină de

devitricare. 3ezultă sticla ceramică.


4/33

4ntensicarea cristalizării5 introducerea de

- o6izi complecși 27i2O.8l2O$

.&SiO2 9i 2:;O.8l2O$

.SiO20

- a;eni de nucleere ()-' ?/#0,

rezisten@a mecanică la rupere 2)) :pa0 prin

controlul mărimii cristalelor,

dizolvarea de ioni în medii umede = o caracteristică


5/33

Solubilitatea unor componen@i ai sticlelor ceramice în solven@i

neutri


6/33

Propriet ă@i, compozi@ia chimică 9i utilizareasticlelor vitroase 9i ceramice


7/33

2. PROCESAREA STICLEI CERAMICE2. PROCESAREA STICLEI CERAMICE


8/33

Sticlele sunt sin;urele materiale ceramice care se procesează

prin topirea componen@ilor o6idici la temperaturi ridicate.


9/33

2. 1.2. 1. TopireaTopirea 99i omogenizareai omogenizareaomponenomponen@@i!ori!or

Materia primă a sticlelor: cuarţita (SiO2) - component principal ,

carbonat de sodiu (Na2CO3),

carbonat de calciu (CaCO3) şi

borat de sodiu (Na2!O".#$%2O)&

'mestecul de materii prime (pulberi)- eliminarea umidităţii

ncălit la "$$ * +$$C, - descompunerea carbonaţilor şi

- topirea alcaliilor&a temperaturi mai ridicate - se diol.ă o/iii re0ractari (SiO2,

CaO) n lic1idele alcaline 0ondanţii de topire&

emperatura caracteristică pentru topirea completă a componenţilor sticlei calco-

sodice este de circa #3$$C&


10/33

opitura o/idică este amestecată (n .ederea omo4eniării compoiţiei) n toată

masa, timp de c5te.a ore&O/iii se e.aporă, deci timpul este limitat la .aloarea optimă a eliminării

alcaliilor&

65scoitatea topiturii - depinde de 4radul de omo4eniare şi e.aporare,- este determinată de .aloarea temperaturii 0aei lic1ide&

7nstalaţiile de topire pentru componenţii sticlelor ceramice medicale creuete din

4ra0it, ncălite cu reistori electrici amplasaţi pe supra0aţa e/terioară a creuetului&

opitura de SiO2 8 o/iii metalici alcalini n stare pură (Na2O, 92O, CaO etc&)

tratament de nucleere şi creştere a cristalelor ceramice şi de 0ormare a

componentelor ceramice&


11/33

2. 2. Afinarea sticlei topite2. 2. Afinarea sticlei topite

Scop eliminarea 4aele şi impurităţile diol.ate n topitură, prin procese de di0uie

n 0aa lic1idă&

educerea temperaturii topiturii cu circa #$$C, 2! ore, este metoda de

a0inare cea mai utiliată 7ntroducerea anumiţi acti.anţi c1imici ca o/ii de stibiu şi arseniu,

sul0aţi ($,;< din masa topiturii)&

Cristaliare completă s-a 0ormat n proporţiede minim =$< n masa sticlei,iar mărimea microcristalelor $,# şi # micron&


12/33

Ciclul temperatură * timp pentru tratamentul de nucleere şi creşterea microcristalelor n sticle ceramice

opire

>erminare

Cre tereș

imp (ore)


13/33

Sticlele de naltă puritate destinate aplicaţiilor medicale

Silicea - obţinută prin reacţii c1imice de sinteă:

o/idarea tetraclorurii de siliciu

SiCl!(4) 8 O2 SiO2(l) 8 !Cl

1idrolia o/idarea tetraclorurii de siliciu

SiCl! 8 2%O2 SiO2 8 !%Cl

#"$$C

#3$$C


14/33

3. CERAMICI BIOACTIVE3. CERAMICI BIOACTIVE


15/33

Defini ieț constituite din sticle ceramice sau din 0os0aţi de calciu denşi, care sunt

caracteriate printr-o anumită solubilitate n mediul ţesuturilor .ii (oase, muşc1i),0orm5nd le4ături directe ţesut-implant&

e4ăturile sunt capabile să trans0ere solicitările de ntindere şi 0or0ecare de-a

lun4ul inter0eţei, 0iind deci n a.anta?ul ancorării implantului, reduc5nd stresul care

se concentreaă de re4ulă n onele e/treme ale osului&

@n material bioacti. 0ormeaă o le4ătură ţesut-implant prin fixare biologic ă:

reacţioneaă c1imic cu 0luidele corpului, ntr-un mod compatibil cu re0acereaţesuturilor biolo4ice&


16/33

Mecanismul le4ării ceramicii bioacti.e cu osul cuprinde ## etape:

# - 2& Aormarea le4ăturilor de tip SiO%B

3& olicondensarea acestor le4ărturi:

SiO% 8 SiO% Si * O * Si 8 %2O

!& Depunerea i cristaliarea de 1idro/icarbo/iapatită - %C'pBș

;& 'dsorb ia ionilor de calciu, 0os0at i carbonat la supra0a a esutuluiBț ș ț ț

E& 'dsorb ia celulelor pe stratul de 1idro/iapatită * %'pBț

"& 'c iunea macro0a4elorBț

+ - =& 'ta area i di0eren ierea celulelor FmamăGBș ș ț

#$& >erminarea matricei inter0aiceB

##& Cristaliarea matricei&


17/33

rimul material ceramic bioacti. cercetat BIOGLASUL – 46S5,2 BIOGLASUL – 46S5,2 &

!E< SiO2B

2+< CaOB

2!< Na2OB

2< 2O;&

Conţinutul relati. redus de SiO2 şi preenţa ionilor de calciu şi 0os0or determină

realiarea unui sc1imb ionic rapid cu soluţiile 0iiolo4ice şi cristaliarea

1idro/icarbonatapatitei la supra0aţa implantului&

Stratul de os mineral n creştere se lea4ă de cola4enul produs de celulele osului şi

ast0el se 0ormeaă le4ătura inter0acială ntre implantul anor4anic şi ţesuturile .ii&


18/33

rincipala restricţie pentru ceramicile bioacti.e constă n slaba reistenţămecanică, moti. pentru care pot 0i utiliate numai pentru procesarea

componentelor e/puse la sarcini reduse&

'ceste materiale au 0ost ncercate cu succes ca acoperiri super0iciale pecomponente proteticeutiliate n ortopedie şi stomatolo4ie, precum şi ca

adaosuri sub 0ormă de particule n compoiţia cimenturilor osoase&


19/33

4. CERAMICI BIODEGRADABILE4. CERAMICI BIODEGRADABILE


20/33

Defini ieț materiale ceramice care au ca principal component 0os0aţii de calciu sub

di0erite modi0icări structurale&

'cestea di0eră de ceramicile bioacti.e prin 4radul ridicat de solubilitate, careasi4ură de4radarea ionică controlată şi adsorbţia ionilor de către ţesuturi, stimul5nd

creşterea oaselor pe material şi n porii săiB n anumite cauri 4enereaă

trans0ormări totale n structura oaselor& Deci aceste ceramici pot o0eri noi posibilităţi

n c1irur4ia reconstructi.ă prin umplerea şi corectarea de0ectelor osoase&

Datorită proprietăţilor mecanice scăute pe care le au şi aceste materiale

ceramice, aplicaţiile n domeniul medical sunt limitate la unele implante dentare şi

n c1irur4ia ma/ilo-0acială&&Cea mai comple/ă problemă n utiliarea ceramicii biode4radabile constă n

corelarea .iteei de diol.are a componenţilor săi cu .itea de asimilare şi

creştere a ţesutului osos din .ecinătatea implantului&


21/33

. CERAMICA DE!TAR". CERAMICA DE!TAR"


22/33

Materialele dentare utiliate ca nlocuitori ai ţesuturilor naturale trebuie să

corespundă unor ridicate cerinţe din punct de .edere c1imic, 0iic şi al

caracteristicilor biolo4ice& 'ceste materiale trebuie să 0ie biocompatibile cu

țesuturile biolo4ice și să nu producă reacţii de respin4ere&

Materialele dentare trebuie să 0ie capabile să răspundă la solicitările care sunt

induse din procesul de masticaţie şi să reiste la mediul coroi. al ca.ităţii bucale,

precum iș să aibă culoarea şi transluciditatea ţesuturilor naturale tari&

Materialele ceramice sunt utiliate n stomatolo4ie sub 0ormă de coroane dentare,

sub 0ormă de placări ale danturii şi ca le4ături metalice dentare& Hn ultimii ani,

porţelanul dentar este utiliat şi ca strat de placarea dinţilor 0rontali şi pentru

re0acerea emailului dentar& Ceramica dentară are proprietăţi superioare 0aţă de

alte materialeca: densitate ridicată, o naltă reistenţă la abraiune, şi capacitatea

de aimita culoarea naturală a emailului dentar&


23/33

.. #. Co$po%i&ia c'i$ic(#. Co$po%i&ia c'i$ic(

)i clasificarea)i clasificarea por&elan*l*i +entar por&elan*l*i +entar


24/33

orţelanul dentar o sticlă ceramică pe baă de borosilicaţi şi 0eldspaţi, care

conţine componente cristaline disperse n masa ei, a.5nd o structură cu ordine

mai depărtată a atomilor& Structura ceramicii su0eră mai multe trans0ormări pedurata procesării, prin ncălire şi sinteriare&

Dentistica modernă ; tipuri principale de aplicaţii ale ceramicii dentare:

- porţelanul aluminos sinteriat utiliat pentru producerea coroanelor

dentare total ceramiceB

- porţelan sinteriat pentru placări dentare le4ate direct la emailul

dentarB

- porţelan pentru coroane iș le4ături (punţi) dentare 0i/ate pe substrat

metalicB

- ceramică turnată pentru producerea de coroane şi placări ceramiceB

- porţelan utiliat la producerea dinţilor comerciali din porţelan&

O


25/33

Sc1ema structurala tetraedrică a silicei

O

OO

Si

orţelanul dentar conţine ntre ;; şi "$


26/33

Compoiţia c1imică a ceramicii dentare - preenţa a ! 4rupe principale de o/ii:

- silicea * component ma?oritar (;" - "$


27/33

E!emen"eompnen"e

Por"e!an#e $oa%a&'%i'ne

Por"e!an#e

me#ie&'zi'ne

SiO2 ,) &,') 2,')

8l2O$ ,&) ($,A) (',()

#aO (,& (,' (,'2

B 2O ',2 ',$ ,A&

"a2O &, &,' &,2&


28/33

rin adău4area o/idului de aluminiu n compoiţia porţelanului dentar, se

nlocuiesc parţial 4rupele SiO-! din celulele de silicaţi, ast0el că 0iecare ion de

aluminiu cu sarcina 'l38 .a nlocui un ion de siliciu Si8! şi răm5ne liber c5te un ion

poiti. de siliciu, care .a le4a ionii de o/i4en din topitura de silica i&ț

Sc1ema structurală de le4area ionilor liberi de o/i4en de

către ionii metalici


29/33

.. 2. ,ropriet(&i $ecanice2. ,ropriet(&i $ecanice


30/33

Materialele ceramice sunt caracteriate prin reistenţă ridicată la compresiune şi

0or0ecare, n sc1imb au .alori scăute la rupere şi la solicitări dinamice& eistenţa

ceramicii dentare este limitată de preenţa de0ectelor apărute n procesul de

0abricaţie&

@tiliarea materialelor total ceramice pentru producerea de coroane dentare se

limiteaă la porţelanul aluminos care se caracterieaă prin .alori ridicate ale

modulului de elasticitate, ale reistenţei şi tenacităţii, aspect ce se datoreaă

preenţei aluminei cristaline, dispersată n masa ceramică, care mpiedică

propa4area 0isurilor&

O caracteristică ;enerală a proprietă@ilor mecanice ale ceramiciidentare

constă în corela@ia directă dintre modulul de elasticitate 9i ener;ia de

rupere tenacitatea0.


31/33

/alorile co%ara"i0e aleenergiei &e ru%ere %en"ruunele

a"eriale &en"are

'urba &e 0ariaţie a energiei &eru%ere 1 a #n func ţie &e

o&ulul &e ela!"ici"a"e


32/33

O comparaţie a ener4iei de rupere 9c pentru di.erse materiale dentare arată că

toate materialele au ener4ia de rupere mult mai scăută dec5t a metalelor, așa se

e/plică de ce n restaurarea dentară s-au introdus şi se utilieaă cu succes

combinaţii ceramico-metalice realiate prin topirea ceramicii pe suport metalic&

'o%araţia energiei &eru%ere %en"ru &i0er!ebioa"eriale ceraice


33/33