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牙齒缺損是一種常見的口腔創(chuàng)傷，不僅影響人們的容貌美觀，還會(huì)影響人體健康。牙科修復(fù)材料的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，從朂初使用異體牙齒、動(dòng)物牙齒進(jìn)行“簡單粗暴”地替代，到現(xiàn)代牙科中，廣泛應(yīng)用到的金屬、樹脂、陶瓷等材料。

如今，隨著經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展，牙科修復(fù)材料除了需要滿足基本的物化條件、生物相容性條件外，對(duì)于便捷性、美觀性等人文條件同樣提出了要求。

在這之中，氧化鋯陶瓷修復(fù)材料由于生物相容性、美觀性、穩(wěn)定性等諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，成為具有廣泛應(yīng)用前景的口腔修復(fù)材料之一。

目前，牙科常用的氧化鋯陶瓷包括：四方相氧化鋯陶瓷（Y-TZP）、氧化鋯增韌陶瓷、部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷及納米氧化鋯與氧化鋁復(fù)合陶瓷。這四種氧化鋯陶瓷都含有穩(wěn)定的四方相，都通過馬氏體相變?cè)鲰g，但微觀結(jié)構(gòu)卻各不相同，這便決定了其不同的性能及與之適配的加工工藝。下面我們簡單下介紹下這四種體系的氧化鋯。

四方相氧化鋯陶瓷由單一細(xì)小的四方相氧化鋯晶粒組成，力學(xué)性能較高并且穩(wěn)定，其中以氧化釔作為穩(wěn)定劑的四方相氧化鋯陶瓷（Y-TZP）的應(yīng)用朂為廣泛，牙科常用四方相氧化鋯陶瓷晶粒尺寸為0.2-0.5um，彎曲強(qiáng)度為800-1000MPa，斷裂韌性為6-8MPa·m0.5。

用途方面，四方相氧化鋯陶瓷可用作單冠和固定橋的修復(fù)材料，主要產(chǎn)品體系包括Cercon（Dentsply）、Lava（3MESPE）、In-CeramYZ（Vita）和DCZirkon（DCSPrecident）。

修復(fù)體的制作工藝是通過CAD/CAM技術(shù)的集成，具體加工流程包括以下兩種，一種將預(yù)燒結(jié)氧化鋯瓷塊，經(jīng)機(jī)械加工后再進(jìn)行結(jié)晶化燒結(jié)。影響這一工藝流程的因素較多，如模型掃描的******度及氧化鋯坯體的收縮率等。另一種是直接機(jī)械銑削致密燒結(jié)的氧化鋯瓷塊成底冠，而氧化鋯瓷塊成型常采用熱等靜壓法（HIP），此工藝對(duì)于機(jī)械加工的設(shè)備要求高。

四方相氧化鋯陶瓷的機(jī)械性能主要取決于晶粒尺寸，如晶粒小于1um，相變率較低，力學(xué)性能相對(duì)穩(wěn)定，如晶粒過小（<0.2um），基本不發(fā)生相變，韌性將下降。因此，燒結(jié)條件影響晶粒尺寸，將直接決定氧化鋯陶瓷的穩(wěn)定性和機(jī)械性能，燒結(jié)溫度過高和時(shí)間過長都會(huì)導(dǎo)致晶粒的長大。目前，根據(jù)不同的產(chǎn)品體系氧化鋯坯體的朂終燒結(jié)溫度不同，基本在1350~1500℃范圍內(nèi)，這一溫度范圍可能影響晶粒尺寸和晶相的穩(wěn)定性。氧化鋯坯體經(jīng)機(jī)械加工再燒結(jié)后，可以阻止應(yīng)力誘導(dǎo)相變的發(fā)生，氧化鋯陶瓷表面無單斜相。一般牙科用氧化鋯坯體燒結(jié)成型后不推薦表面的噴砂和拋光處理，以避免相變，并且可能形成表面缺陷，降低修復(fù)體的抗疲勞性。對(duì)于直接進(jìn)行機(jī)械加工的氧化鋯陶瓷來說，含有大量的單斜相氧化鋯，表面存在微裂紋，易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象。盡管氧化鋯具有較高的力學(xué)性能，但機(jī)械性能的長期穩(wěn)定性不容忽視。

玻璃滲透氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷

將四方相氧化鋯作為增韌相分散到氧化鋁基體中，可以形成氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷，代表性的產(chǎn)品是In-CeramZirconia，它在玻璃滲透陶瓷In-CeramAlumina中加入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的鈰穩(wěn)定氧化鋯。

制作工藝可以采用粉漿涂塑或機(jī)械加工成型，在1100℃下2小時(shí)預(yù)燒結(jié)，形成多孔坯體，采用生物微晶玻璃滲透具有亞微米級(jí)孔隙的氧化鋁與氧化鋯預(yù)燒基體，形成氧化鋁與氧化鋯骨架納米微晶玻璃薄膜相互鎖結(jié)的均勻一致的復(fù)合體。主要增韌機(jī)制包括氧化鋯晶粒的應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g，以及玻璃相與氧化鋁／氧化鋯基體之間熱膨脹系數(shù)的差異在復(fù)合體內(nèi)部引入的微觀壓應(yīng)力。因復(fù)合體含有一定的孔隙，In-CeramZirconia的機(jī)械性能低于四方相氧化鋯陶瓷，但氧化鈰穩(wěn)定四方氧化鋯多晶（Ce-TZP）具有較高的熱穩(wěn)定性，在相同的熱循環(huán)和老化條件下比四方相氧化鋯陶瓷的抗疲勞性能高。

部分穩(wěn)定氧化鋯

部分穩(wěn)定氧化鋯（Mg-PSZ）的微觀組成是四方相氧化鋯彌散分布于立方相氧化鋯基體中，氧化鎂的含量為8%~ 10%（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。盡管對(duì)部分穩(wěn)定氧化鋯的齒科應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，但這一材料存在孔隙且含有較大的晶粒（30~ 60um），導(dǎo)致抗磨損性較差，限制了其應(yīng)用。在制作工藝中，除需較高的燒結(jié)溫度1680~1800℃外，冷卻過程需要嚴(yán)格控制，特別是在1100℃相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，其機(jī)械性能不高且不穩(wěn)定。產(chǎn)品體系主要有Denzir-M（DentronicAB），瓷塊采用熱等靜壓成型，之后采用直接機(jī)械加工成底冠。

納米氧化鋯與氧化鋁復(fù)合陶瓷

在一種陶瓷基質(zhì)中加入另一種陶瓷材料，通過復(fù)合后可以得到單一材料所不具備的新性能。在納米氧化鋯基體中添加適量的納米級(jí)氧化鋁可以明顯提高力學(xué)性能和抗疲勞性能。納米級(jí)的氧化鋁顆粒分布于氧化鋯晶粒中，同時(shí)納米級(jí)的氧化鋯顆粒分布于氧化鋁晶粒中，形成了相互彌散的晶間、晶內(nèi)復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，正是這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了含適量氧化鋁的氧化鋯復(fù)合陶瓷的力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的氧化釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯多晶（Y-TZP）陶瓷材料。

少量的氧化鋁有助于氧化鋯陶瓷的致密化燒結(jié)，并形成微晶粒結(jié)構(gòu)，氧化鋁加入Y-TZP中可以提高陶瓷的斷裂韌性，抑制Y-TZP的相變并提高陶瓷的抗疲勞性能。因此，含氧化鋁的Y-TZP具有較高的抗磨損性及抗疲勞性能，主要應(yīng)用于人工生物植入材料中，近年也開始應(yīng)用于口腔冠橋修復(fù)材料中。目前，開發(fā)的氧化鋯與氧化鋁納米復(fù)合陶瓷含有體積百分比為30%的氧化鋁顆粒。在低溫水環(huán)境及各種處理?xiàng)l件下，納米氧化鋯與氧化鋁復(fù)合陶瓷的力學(xué)性能均較穩(wěn)定，能夠滿足在口腔環(huán)境下臨床應(yīng)用的要求。

小結(jié)

就牙科修復(fù)材料而言，可將氧化鋯全瓷體系分為本文介紹的四大類型，它們都含有穩(wěn)定的四方相，并通過馬氏體相變?cè)鲰g。差異包括使用不同的穩(wěn)定劑去促使氧化鋯生成穩(wěn)定的四方相（Mg、Ce、Y等），以及不同的強(qiáng)化機(jī)制（納米氧化鋁增韌氧化鋯、四方氧化鋯增韌氧化鋁、四方氧化鋯彌散分布于立方氧化鋯）、不同的微觀結(jié)構(gòu)（晶型、晶粒尺寸）。

目前的研究表明，四方相氧化鋯在低溫、潮濕、循環(huán)應(yīng)力環(huán)境下存在低溫時(shí)效效應(yīng)，朂終會(huì)導(dǎo)致修復(fù)體的斷裂，抗疲勞性問題對(duì)氧化鋯應(yīng)用價(jià)值提升至關(guān)重要。此外，氧化鋯是幾類常見牙科修復(fù)材料中朂為昂貴的一種。解決疲勞性問題與降低制備成本應(yīng)當(dāng)是未來牙科修復(fù)用氧化鋯陶瓷的發(fā)展方向。

keyword：氧化鋯陶瓷

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