国产RF型氧化锆陶瓷与国外同类产品相关性能的对比研究

摘要

可切削氧化锆陶瓷集金属与陶瓷材料的优点于一身，如：良好的生物相容性、优良的美学性、较高的力学性能等；并且采用先进的CAD/CAM加工方式制作修复体，在减轻了技师的劳动强度的同时显著的提高了生产效率。正是由于可切削氧化锆陶瓷在性能以及加工方法方面的优势，推动了氧化锆陶瓷在口腔修复领域的发展。现在市面上已经有超过十种可切削氧化锆陶瓷商品，但绝大数为进口产品，不仅费用高，而且需购置配套的CAD/CAM系统来加工，因此不利于在我国临床上推广普及。而国内学者研发出的一些可切削氧化锆陶瓷，性能还有待提高，也未见其具体的临床应用报道。本课题组与深圳金悠然科技有限公司联合研发了一种RF型氧化锆陶瓷，采用“CAD/CAM系统加工—致密烧结—上饰瓷”工艺制备修复体。本课题组前期已对RF型氧化锆陶瓷生物相容性及放射安全性进行研究，结果表明RF型氧化锆陶瓷具有良好的生物学性能，且RF型氧化锆陶瓷的放射安全性能够满足国家标准，可以作为临床应用的口腔材料。
　　本实验对RF型氧化锆陶瓷的可切削性能、收缩性能，以及烧结后RF型氧化陶瓷的物理性能和力学性能进行了研究，为RF型氧化锆陶瓷的临床应用提供实验依据。同时以两种应用广泛的国外同类产品作为对比，来评价RF型氧化锆陶瓷各方面的性能，以期替代进口产品，降低成本，拓展国产氧化锆陶瓷应用的市场。
　　研究内容与方法：
　　（1）通过测量可加工指数、记录切削时间、观察切削冠表面情况，来综合评价RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷的可切削性能，并采用扫描电镜与能谱分析仪分析三种陶瓷的结构。
　　（2）采用数显游标卡尺测量RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷试件烧结前后的长度，计算三种陶瓷的线收缩率。
　　（3）采用阿基米德原理测量烧结后的RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷的密度，并用热膨胀仪测量三种陶瓷的热膨胀系数。
　　（4）对RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷的硬度、断裂韧性、弯曲强度分别进行测量，对三种陶瓷的力学性能进行分析。再结合XRD及扫描电镜分析方法，讨论三种陶瓷显微结构与力学性能的关系。
　　研究结果：
　　（1）RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷的可加工指数分别为：（2.88±0.02）μm1/2、（2.90±0.02）μm1/2、(2.82±0.03)μm1/2；切削时间分别为：(512±1.82)S、（510±1.92）S、(517±1.92)S，RF、YZ的切削时间和可加工指数无显著差异(P>0.05)，与ZirCAD有差异（P<0.05）。三种陶瓷切削后所形成的基底冠，表面光滑，均无裂纹,无崩裂现象。综合上述三方面因素，表明RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷均匀具有良好的可切削性，其中RF型氧化锆陶瓷与YZ氧化锆陶瓷可切削性能相当，ZirCAD氧化锆陶瓷性能略逊于上述两种陶瓷。
　　（2）RF、YZ、ZirCAD三种陶瓷间的线收缩率分别：(19.88±0.17)％、(20.00±0.20)％、(20.10±0.21)％，三种陶瓷试件光滑、无形变。表明可以通过计算来控制RF型氧化锆陶瓷的收缩，以获得适合性较好的修复体内冠。（3）RF、YZ、ZirCAD三种陶瓷烧结后的密度值为（6.02±0.02）g/cm3、(6.03±0.03)g/cm3、(6.03±0.02)g/cm3，表明三种陶瓷根据其烧结制度均可达到致密烧结。RF型氧化锆陶瓷执膨胀系数为10.5×10-6/℃，与YZ陶瓷相同，略低于ZirCAD氧化锆陶瓷（10.8×10-6/℃），说明适合于YZ、ZirCAD氧化锆陶瓷的饰瓷基本也可用于RF氧化锆陶瓷。
　　（4）RF、YZ、ZirCAD三种氧化锆陶瓷烧结后的硬度分别为（12.93±0.38）GP、(13.04±0.39）GP、（13.11±0.16）GP；断裂韧性分别为（5.59±0.07）MP·m1/2、(5.61±0.09)MP·m1/2、（5.61±0.07）MP·m1/2；弯曲强度分别为（1083.41±103.81）MPa、(1106.97±224.64)MPa、(1066.82±240.92)MPa。三者的硬度、断裂韧性、弯曲强度均在统计学上无显著差别（P>0.05）。
　　综合上述各方面研究表明国产RF型氧化锆陶瓷不仅可以满足CAD/CAM加工和临床使用的要求，并且达到国外同类先进产品的水平。相比国外产品，RF型氧化锆陶瓷成本低廉，其临床应用前景更为广阔。

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缩略语表

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英文摘要

前言

文献回顾

一、牙科全瓷材料的概况

二、牙科可切削氧化锆陶瓷的概况

三、可切削氧化锆陶瓷的研究进展

正文

第一部分 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷烧结前相关性能的对比研究

实验一 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷可切削性能的对比研究

实验二 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷收缩性能的对比研究

第二部分 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷烧结后相关性能的对比研究

实验三 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷物理性能的对比研究

实验四 RF 与 YZ、ZirCAD 氧化锆陶瓷力学性能的对比研究

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢