中國粉體網訊 氧化鋯陶瓷，由于具有較高的強度和韌性，被譽為“陶瓷鋼”，既可滿足修復體所需的機械性能，又一定程度上滿足了修復美學要求，臨床上可用于氧化鋯飾面瓷全冠的基底冠制作，也可直接作為氧化鋯全冠應用于口腔修復。
與此同時，如何使這擁有優異機械性能的牙科材料再具備完美的美學效果，是部分學者和醫師追求的目標。當修復體的顏色與形態可比擬天然牙后，同時擁有較一致的半透明性才能使修復體栩栩如生。
那么如何提高義齒用氧化鋯陶瓷的半透性呢？我們先從其影響因素說起。
影響氧化鋯半透性的因素
1、晶粒的直徑
晶粒的大小影響透射率。當晶粒的直徑更接近可見光波長在380～780nm時，會產生最大的光吸收，導致透光率低；當晶粒尺寸小于入射光波長時，透光率高。直徑小而均勻的顆粒可以實現致密排列，從而增加材料密度，減少氣孔數和減小孔徑，這對材料半透性的改善具有決定性影響。
（齒科用氧化鋯陶瓷粉，來源：山東國瓷）
2、添加穩定劑種類
透射率受添加相的直接影響小，而是改變氧化鋯陶瓷的相對密度、晶粒直徑來調節陶瓷的半透明性。添加相的存在也可能使氧化鋯陶瓷的光學均勻性發生改變，即增加了陶瓷微觀結構的成分。
3、添加著色劑種類
天然牙有一定的顏色，因此燒結后的氧化鋯塊也需要呈現出與天然牙相匹配的顏色。鐠離子使氧化鋯呈黃色，鐵離子使氧化鋯呈褐色等。
4、立方氧化鋯的占比
市面上的氧化鋯產品，大致可依據立方氧化鋯的占比分為傳統氧化鋯、半透氧化鋯、高透氧化鋯及超透氧化鋯。氧化鋯的立方相占比越高，產品越透明。通過添加更高比例的氧化釔來穩定氧化鋯成分可實現更高的立方相占比。
不同類型氧化鋯透光性能對比
5、氣孔
半透明陶瓷應在燒結過程中盡量減少氣孔。由固相燒結法得到的一般氧化物陶瓷，即使密度較高，通常也并不透明，這是由于晶粒在燒結的最終階段快速生長，形成了散在的封閉氣孔。應采用真空燒結、微波燒結等同樣是優化熱處理，減少氣孔。
6、燒結制度
上面提到了氣孔對透光性的不利影響，較高的燒結溫度可以減少氣孔數量。隨著溫度的升高，陶瓷逐漸致密化，晶粒直徑增大，陶瓷的透光率增加。然而，燒結溫度仍需控制在合理范圍內。除了燒結的溫度，也需要控制加熱速率，以確保整個材料均勻受熱，控制晶體的生長速率和尺寸，達到減少氣孔的目的。最終燒結溫度和保溫時間直接影響燒結密度，并影響材料的透光率。
提高氧化鋯陶瓷半透明性的方法
1、采用納米陶瓷粉末
近幾年出現了納米級氧化鋯粉體，如日本TOSOH公司推出的氧化鋯粉體直徑為40nm、90nm。由于粉體粒度小，粒度差別小，粉粒擴散路徑均勻，燒結時氣孔擴散的路程被縮短，易排除氣孔使3Y-TZP陶瓷結構均勻。因為納米級氧化鋯粉的應用，使得改善3Y-TZP陶瓷的半透明性有了新的研究進展。另外在氧化鋯構筑的微孔隙支架上滲入其他復合材料如熔融玻璃，能顯著提高半透明性。
2、升溫速率
王宇華就升溫速率對氧化鋯陶瓷半透明性的影響做了研究，發現使用波長為380-720nm的可見光照射下，升溫速率為100℃/h組陶瓷的透射率較高，為7.904%，全光透射率也較高，為26.66%。隨著升溫速率的提高，試件的全光透射率呈下降表現。電鏡結果顯示，升溫速率在100℃/h時，粒徑范圍在250-350nm居多，且大小較均勻。實驗還發現隨著升溫速率的提高，晶粒的大小呈現兩極分化狀態。升溫越快，越容易出現較大和較小的顆粒共存的情況。
3、添加氧化物穩定劑
部分穩定的氧化鋯四方相晶體(t-ZrO2)目前在口腔修復學領域廣泛應用，t-ZrO2在1173℃-2370℃時穩定存在，若加入氧化物穩定劑如Y2O3時，四方相晶體可以在常溫下穩定存在。穩定的t相晶體具有出色的力學性能。
4、真空環境
氧化鋯在真空的環境下燒結時，氣泡易從熔融狀態的瓷體中排出，提高了氧化鋯的致密度，從而增加了氧化鋯的半透明性。
5、利用熱等靜壓技術
熱等靜壓技術(HIP)是一種使陶瓷粉末在燒結過程中不斷致密化的技術。HIP主要用于消除燒結體中的剩余氣孔從而提高材料性能。在HIP作用下，晶界開始擴散移動，隨之氣孔被動的不斷的沿著晶界做擴散運動，并相互融合、消失；氣孔在表面張力的作用下球化而成球形，并不斷地減小直至消失。宏觀表現為燒結試樣的致密度不斷增大，幾乎達到理論密度。
6、微波燒結
微波燒結是一種整體加熱，材料把吸收的微波能轉化為材料內部分子的動能和勢能，使材料所有分子能同時運動、均勻的加熱。在整個加熱的過程中，材料內部的溫度梯度無或較小，所以材料內部的應力能減少到最小，這樣即便升溫速率很高也較少導致材料的開裂。
參考來源：
[1]田正宇，王劍.超透氧化鋯修復體的臨床應用現狀
[2]史也，吳效民.氧化鋯全瓷修復體顏色再現的影響因素
[3]林冰等.牙科氧化鋯陶瓷半透明性的影響因素及提高方法的研究進展
（中國粉體網編輯整理/山川）
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