Tài liệu Tổng hợp khoáng leucite ứng dụng trong sứ nha khoa

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- TRẦN THỊ THANH THỦY TỔNG HỢP KHOÁNG LEUCITE ỨNG DỤNG TRONG SỨ NHA KHOA Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2008 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. ĐỖ QUANG MINH (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. LƯƠNG HỒNG ĐỨC (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. HÙYNH KỲ PHƯƠNG HẠ (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 15 tháng 10 năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp. HCM, ngày . . . . tháng . . . . năm 200. . NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRAÀN THÒ THANH THUÛY ..................Phái: Nöõ........................... Ngày, tháng, năm sinh: 17/05/1976 ........................................... Nơi sinh: Tp.HCM .......... Chuyên ngành: Vaät lieäu voâ cô................................................... MSHV:00307738 ............ I- TÊN ĐỀ TÀI: Toång hôïp khoùang leucite öùng duïng trong söù nha khoa II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Toång hôïp tinh theå leucite töø nhöõng nguyeân lieäu voâ cô. - Khaûo saùt söï hình thaønh tinh theå baèng caùc phöông phaùp thöïc nghieäm : X- ray, IR, SEM, ño maät ñoä, CTE. - Khaûo saùt caùc tính chaát cuûa vaät lieäu baèng maät ñoä, CTE. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định giao đề tài): ................................................................................................................................. IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ....................................................................... V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): ........................................ PGS.TS.ÑOÃ QUANG MINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua. TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LÔØI CAÛM ÔN Em xin chaân thaønh caûm ôn PGS.TS. Ñoã Quang Minh ñaõ taän tình chæ daãn cho em trong suoát quaù trình thöïc hieän luaän vaên naøy. Toâi xin chaân thaønh caûm ôn taát caû nhöõng ngöôøi thaân, caùc baïn coäng söï ñaõ heát söùc giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân veà vaät chaát laãn tinh thaàn cho toâi trong nhöõng giai ñoaïn khoù khaên khi thöïc hieän ñeà taøi. Toâi xin chaân thaønh caûm ôn taäp theå caùn boä ñang coâng taùc taïi caùc phoøng thí nghieäm thuoäc Khoa Coâng ngheä Vaät lieäu vaø Khoa Coâng ngheä Hoùa hoïc- Thöïc phaåm, ñaõ taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå toâi hoaøn thaønh luaän vaên cuûa mình. TOÙM TAÉT Leucite (K2O.Al2O3.4SiO2) laø thaønh phaàn khoaùng quan troïng trong vaät lieäu söù nha khoa, ñaëc bieät cho loaïi söù noùng chaûy treân söôøn kim loaïi, vôùi caùc tính chaát öu vieät cuûa noù nhö: heä soá daõn nôû nhieät cao (α = 10.10-6K-1 ÷ 20.10-6K-1) töø 30oC ñeán 600oC, ñoä cöùng lôùn, coù tính thaåm myõ (heä soá khuùc xaï cuûa leucite vaø cuûa thuûy tinh traøng thaïch gaàn nhö nhau) vaø tính töông thích sinh hoïc cao. Trong töï nhieân, leucite ít toàn taïi ôû daïng nguyeân chaát, do vaäy vieäc nghieân cöùu toång hôïp khoaùng leucite nhaân taïo öùng duïng trong söù nha ñang ñöôïc caùc nhaø chuyeân moân heát söùc quan taâm. Hieän nay coù nhieàu phöông phaùp toång hôïp leucite vôùi caùc tieàn chaát khaùc nhau. Trong luaän vaên naøy, toâi tieán haønh toång hôïp khoaùng leucite baèng phöông phaùp keát tinh töø pha loûng noùng chaûy, vôùi tieàn chaát ban ñaàu laø caùc hôïp chaát voâ cô KNO3, Al(OH)3 vaø SiO2. SiO2 ñöôïc cung caáp töø caùc nguoàn caùt Cam Ranh (98% SiO2), tro traáu vaø SiO2 daïng voâ ñònh hình. Söï toàn taïi cuûa khoaùng leucite toång hôïp ñöôïc khaúng ñònh baèng caùc thieát bò nghieân cöùu hieän ñaïi nhö : X- ray, SEM, EDS, IR, ρ, CTE. Keát quaû chính ñaït ñöôïc: - Maät ñoä : ρ = 2,50 g/cm3. - Heä soá daõn nôû nhieät töø nhieät ñoä phoøng ñeán 625oC: α = 18,30.10-6K-1 ABSTRACT The leucite (K2O.Al2O3.4SiO2) is the most important mineral in the felsparsthic dental porcelain, that’s especially for ceramic- fused- to- metal restorations. The leucite is an mineral with: a high linear thermal expension coeficient (about 10.10-6K-1 ÷ 20.10-6K-1 from 30oC to 600oC), a high hardness, an aesthetic property (a refractive modulus of leucite and feldspar is approximate), a superior biocompatibility. A pure leucite mineral is unusual in the nature, therefore, the experts are especially interested in their researches of synthesis of artificial leucite to apply in the felsparsthic dental porcelain. There are some methods to synthesise a leucite mineral nowadays, with the different precursors. In this thesis, the leucite is synthesised by heating starting materials up to the melting point of leucite followed by gradual cooling to room temperature. The precursors are the inorganic compounds as KNO3, Al(OH)3 and SiO2. SiO2 is supplied from Cam Ranh sand (98% SiO2), rice- ash and an amorphous SiO2. The crystal phase of leucite is indicated by the modern research equipments as X- ray, SEM, EDS, IR. ρ, CTE. The main results achieved: - The density: ρ = 2,50 g/cm3. - The linear thermal expension coeficient from 30oC to 625oC: α = 18,30.10-6K-1. MUÏC LUÏC PHAÀN MÔÛ ÑAÀU 01 Chöông I TOÅNG QUAN VEÀ SÖÙ NHA KHOA 02 I. Caáu taïo chung cuûa raêng söù 02 II. Caùc yeâu caàu ñaëc tröng cuûa söù nha khoa 04 III. Vai troø cuûa khoaùng leucite trong söù nha khoa 06 IV. Aûnh höôûng heä soá daõn nôû nhieät tôùi söù nha khoa 08 1. Söï taïo thaønh composite söù nha khoa 08 1.1. Khaùi nieäm chung veà composite 08 1.2. Composite trong söù nha 08 2. Daõn nôû nhieät cuûa heä composite 09 Chöông II GIÔÙI THIEÄU VEÀ KHOAÙNG LEUCITE 12 VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TOÅNG HÔÏP LEUCITE I. Khoaùng leucite trong töï nhieân 12 1. Söï toàn taïi khoaùng leucite trong töï nhieân 12 2. Thaønh phaàn, caáu taïo vaø tính chaát cuûa leucite 13 2.1. Thaønh phaàn 13 2.2. Caáu taïo tinh theå leucite 15 2.3. Caùc tính chaát vaät lyù cuûa khoaùng leucite 17 II. Caùc phöông phaùp toång hôïp khoaùng leucite 18 III. Toùm löôïc caùc nghieân cöùu toång hôïp khoaùng leucite 21 ôû nöôùc ngoaøi vaø trong nöôùc 1. Moät soá keát quaû nghieân cöùu toång hôïp leucite ôû nöôùc ngoaøi 21 2. Nhöõng nghieân cöùu ñaõ thöïc hieän ôû trong nöôùc 23 Chöông III MUÏC ÑÍCH VAØ NOÄI DUNG NGHIEÂN CÖÙU 26 I. Muïc ñích 26 II. Noäi dung nghieân cöùu 26 1. Cô sôû löïa choïn caùc nguyeân lieäu nghieân cöùu 26 1.1. Nghieân cöùu khaû naêng keát tinh cuûa khoaùng leucite 26 1.2. Nghieân cöùu laøm taêng haøm löôïng tinh theå leucite 29 ôû nhieät ñoä keát tinh 2. Cheá ñoä nung 30 Chöông IV CAÙC PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH 31 I. Phaân tích nhieät vi sai (DTA- DTG) 31 II. Phöông phaùp phaân tích vi caáu truùc 32 1. Phaân tích nhieãu xaï tia X 32 2. Kính hieån vi ñieän töû queùt (SEM) 32 3. Phoå taùn saéc naêng löôïng (EDS) 33 4. Phaân tích phoå hoàng ngoaïi (IR) 33 III. Phöông phaùp ño maät ñoä 35 IV. Phöông phaùp ño heä soá daõn nôû nhieät 35 Chöông V THÖÏC NGHIEÄM- KEÁT QUAÛ- NHAÄN XEÙT 38 I. Sô ñoà quy trình thöïc nghieäm 38 II. Thöïc nghieäm 39 PHẦN A: NGHIEÂN CÖÙU SÖÏ KEÁT TINH CUÛA KHOAÙNG 39 LEUCITE TÖØ PHA LOÛNG NOÙNG CHAÛY 1. Tính toaùn thaønh phaàn phoái lieäu 39 2. Naáu phoái lieäu ñeå taïo khoaùng leucite 42 2.1. Cô sôû choïn nhieät ñoä naáu frit 42 2.2. Phaân tích nhieät vi sai (DTA- DTG) 44 2.3. Chuaån bò cheùn nung baèng samoát 52 3. Keát quaû thí nghieäm 52 3.1. Keát quaû phaân tích X- ray 52 3.2. Keát quaû chuïp SEM 56 3.3. Keát quaû phaân tích phoå EDS 58 3.4. Keát quaû ño maät ñoä 62 3.5. Keát quaû ño heä soá daõn nôû nhieät 63 PHẦN B: NGHIEÂN CÖÙU LAØM TAÊNG HAØM LÖÔÏNG TINH THEÅ 67 LEUCITE ÔÛ NHIEÄT ÑOÄ KEÁT TINH 4. Noäi dung coâng vieäc 67 4.1. Chuaån bò phoái lieäu nghieân cöùu 67 4.2. Cheá ñoä nung 67 5. Keát quaû phaân tích 68 5.1. Keát quaû ño maät ñoä 69 5.2. Keát quaû phaân tích X- ray 70 5.3. Keát quaû phaân tích phoå hoàng ngoaïi (IR) 72 5.4. Keát quaû chuïp SEM 74 5.5. Keát quaû phaân tích thaønh phaàn hoùa sau nung 75 5.6. Keát quaû ño heä soá daõn nôû nhieät 76 PHAÀN KEÁT LUAÄN 79 -1– _________________________________________________________________________ PHAÀN MÔÛ ÑAÀU Leucite laø moät khoaùng chaát bao goàm caùc oxyt kali, oxyt nhoâm vaø oxyt silic (coâng thöùc hoùa hoïc laø K2O.Al2O3.4SiO2), coù nhieät ñoä noùng chaûy ôû 1693oC vaø heä soá daõn nôû nhieät cao khoaûng 10.10-6K-1 ÷ 20.10-6K-1 (töø 30oC ñeán 625oC)[11]. Hôn nöõa, leucite coøn coù tính thaåm myõ vaø khaû naêng töông thích sinh hoïc vöôït troäi so vôùi caùc vaät lieäu khaùc, cho neân noù ñöôïc öùng duïng ñeå laøm vaät lieäu y sinh vaø trong phuïc hình raêng söù. Leucite xuaát hieän trong thaønh phaàn cuûa raêng söù laø do khi nung phoái lieäu ban ñaàu coù traøng thaïch kali (K2O.Al2O3.6SiO2) bò noùng chaûy vaø phaân huûy taïo thaønh. Tuy nhieân raêng söù ñi töø heä traøng thaïch noùng chaûy coù haøm löôïng leucite ít vaø söï phaân boá khoâng ñoàng ñeàu, neân ñoä beàn cô cuûa raêng söù thaáp. Ñeå caûi thieän laøm taêng cô tính cuûa raêng söù, hieän nay caùc nha só tieán haønh troän caùc haït tinh theå leucite vôùi boät thuûy tinh traøng thaïch ñaõ ñöôïc frit hoùa theo caùc thaønh phaàn khaùc nhau, taïo thaønh heä composite söù nha coù heä soá daõn nôû nhieät töông thích vôùi neàn kim loaïi. Leucite trong thieân nhieân ít toàn taïi ôû daïng tinh chaát maø luoân bò laãn caùc taïp khoaùng khaùc, vì vaäy caùc nhaø khoa hoïc ñang höôùng tôùi nghieân cöùu toång hôïp ra leucite tinh khieát ñeå öùng duïng trong söù nha khoa, vaø tieáp caän nghieân cöùu baèng caùc phöông phaùp ngaøy caøng hieän ñaïi. Muïc tieâu cuûa luaän vaên laø toång hôïp leucite, töø ñoù cheá taïo ra caùc phoái lieäu composite söù nha khoa coù heä soá daõn nôû nhieät tuøy theo nhu caàu söû duïng. Yù nghóa khoa hoïc cuûa ñeà taøi naøy laø toång hôïp leucite vaø moät soá tính chaát cuûa leucite toång hôïp ñöôïc khaúng ñònh baèng caùc thieát bò nghieân cöùu hieän ñaïi. _________________________________________________________________________ -2– _________________________________________________________________________ CHÖÔNG I: TOÅNG QUAN VEÀ SÖÙ NHA KHOA I. CAÁU TAÏO CHUNG CUÛA RAÊNG SÖÙ: Vaät lieäu laøm raêng goàm hai phaàn chính: vaät lieäu caáy gheùp vaøo xöông haøm vaø phaàn bao phuû beân ngoaøi. Phaàn caáy gheùp (implant) chuû yeáu laøm baèng kim loaïi, hôïp kim, hoaëc caùc oxyt keát khoái nhö Al2O3, ZrO2 … Coøn raêng söù laø caùc lôùp phuû phuïc hoài chöùc naêng nhai. Nguyeân lyù xaây döïng neân caáu truùc raêng söù chuû yeáu laø söï keát hôïp haøi hoøa giöõa tính thaåm myõ vaø ñoä beàn cô hoïc, lôùp vaät lieäu taïo thaåm myõ seõ ñöôïc naâng ñôõ baèng nhöõng lôùp vaät lieäu coù ñoä beàn cô cao (chaân raêng hoaëc muõ raêng). Hình 1.1: Moâ taû vaät caáy vaø raêng thaät Theo nguyeân lyù ñoù ngöôøi ta cheá taïo raêng söù goàm caùc lôùp nhö sau: • Lôùp men raêng (enamel): _________________________________________________________________________ -3– _________________________________________________________________________ Laø lôùp ngoaøi cuøng cuûa raêng, vaät lieäu laøm men raêng laø thuyû tinh traøng thaïch truyeàn thoáng. Tính chaát yeâu caàu cuûa vaät lieäu naøy laø trong suoát, ñoä beàn hoaù cao do phaûi tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi dung dòch mieäng, chòu maøi moøn khoâng lôùn quaù so vôùi raêng töï nhieân. Veà kyõ thuaät, vaät lieäu laøm men nhaân taïo phaûi coù ñoä nhôùt cao khi noùng chaûy nhaèm taïo neân caùc vaân ñaëc tröng cho raêng (neáu ñoä nhôùt thaáp thì beà maët raêng seõ quaù laùng, cho caûm giaùc khoâng thaät). Do ñoù, vaät lieäu laøm lôùp naøy phaûi chöùa nhieàu traøng thaïch kali hôn nhaèm gia taêng ñoä beàn hoùa vaø ñoä nhôùt cao. • Lôùp ngaø raêng (dentine): Laø lôùp vaät lieäu keá tieáp lôùp men, coù ñoä trong môø töông ñoái. Nhieäm vuï chính cuûa lôùp ngaø raêng laø taïo maøu saéc trang trí cho raêng giaû gioáng vôùi maøu raêng thaät. Nguyeân lieäu ñi töø söù traøng thaïch, ñöôïc theâm vaøo caùc oxit taïo maøu. • Lôùp taïo ñuïc (opaque): Lôùp vaät lieäu taïo ñuïc nhaèm che phuû hoaøn toaøn maøu cuûa lôùp loõi thaân raêng beân trong. Lôùp taïo ñuïc caàn coù ñoä beàn cô cao hôn so vôùi hai lôùp vaät lieäu coøn laïi, vaø chaát taïo ñuïc thöôøng duøng laø oâxyt ZrO2 ôû daïng caùc haït tinh theå mòn phaân taùn ñeàu, coù theå laøm taêng ñoä beàn cô cuûa vaät lieäu. Vieäc phaân loaïi caùc lôùp vôùi raêng söù nhaân taïo laø hình thöùc, trong kyõ thuaät phuïc hình raêng söù coù theå duøng moät loaïi vaät lieäu ñeå taïo hình cho nhieàu lôùp. • Loõi thaân raêng: Ñaây laø caáu truùc neàn, ñaûm ñöông nhieäm vuï naâng ñôõ caùc caáu truùc coøn laïi cuûa raêng bao goàm men, ngaø, lôùp taïo ñuïc. Yeâu caàu veà ñoä beàn cô cuûa lôùp vaät lieäu naøy phaûi thaät cao, ñoä beàn uoán ít nhaát laø 350MPa [3]. Lôùp vaät lieäu naøy coù theå baèng kim loaïi hoaëc baèng hôïp kim (vôùi söù nha thuoäc heä metal-ceramic) hoaëc baèng caùc vaät lieäu ceramic (vôùi söù nha thuoäc heä all-ceram). Loõi thaân raêng sau khi taïo hình _________________________________________________________________________ -4– _________________________________________________________________________ seõ ñöôïc phuû leân lôùp taïo ñuïc, ngaø raêng, men raêng, ba lôùp naøy goïi chung laø lôùp thaåm myõ ñöôïc caáu taïo chuû yeáu baèng söù traøng thaïch. Hình 1.2: Caáu truùc raêng söù Thaân raêng sau khi taïo hình seõ ñöôïc laép leân chaân raêng ñaõ caém saün vaøo haøm baèng caùc chaát keát dính voâ cô hoaëc höõu cô nhö cement hoaëc resin, tuøy theo ñaëc tính cuûa chaân raêng laø nhaân taïo hay duøng chaân raêng töï nhieân (khi chöõa raêng hö, ngöôøi ta maøi caáu truùc raêng töï nhieân bò hö toån, giöõ laïi phaàn chaân raêng). II. CAÙC YEÂU CAÀU ÑAËC TRÖNG CUÛA SÖÙ NHA KHOA: Yeâu caàu tröôùc heát laø vaät lieäu söù nha khoa phaûi coù ñoä boùng môø vaø maøu saéc töông töï vôùi raêng thaät, ñeå taïo neân tính thaåm myõ cuûa raêng söù. Tieáp theo laø ñoä beàn cô cuûa vaät lieäu söù nha phaûi ñuû ñeå ñaûm baûo cô tính cuûa raêng söù phuø hôïp vôùi raêng töï nhieân, ñoä beàn cô naøy theå hieän ôû tính maøi moøn, beàn uoán, beàn neùn … Chaúng haïn ñoái vôùi vaät lieäu söû duïng cho lôùp taïo ñuïc (opaque) caàn coù ñoä beàn cô cao nhaát ñeå taïo loõi vöõng chaéc, tieáp theo laø tôùi lôùp ngaø raêng (dentine) caàn ñoä beàn cô vöøa phaûi ñeå ñoùng vai troø laø moät lôùp ñeäm trung gian haáp thuï caùc öùng löïc, vaø cuoái cuøng laø lôùp men raêng (enamel) – lôùp naøy caàn ñoä cöùng töông ñoái _________________________________________________________________________ -5– _________________________________________________________________________ so vôùi raêng thaät, bôûi vì neáu ñoä cöùng quaù lôùn thì chính caùc raêng söù naøy seõ laøm maøi moøn caùc raêng thaät vaø ngöôïc laïi, neáu ñoä cöùng thaáp thì raêng söù seõ sôùm bò maøi moøn. Ñoái vôùi raêng söù thuoäc heä kim loaïi – ceramic, ñeå ñaûm baûo toát cô tính cuûa raêng thì yeâu caàu veà söï cheânh leäch heä soá daõn nôû nhieät giöõa caùc lôùp vaät lieäu söù nha laø heát söùc nghieâm ngaët (chæ cho pheùp khoaûng 0,1.10-6K-1), vaø phaûi töông thích vôùi heä soá daõn nôû nhieät cuûa kim loaïi laøm neàn. Do ñoù ngöôøi ta öùng duïng boå sung theâm haøm löôïng tinh theå leucite trong phoái lieäu khi caàn thieát, ñeå ñieàu chænh heä soá daõn nôû nhieät giöõa caùc lôùp söù nha cho phuø hôïp vôùi nhau vaø töông thích vôùi heä soá daõn nôû nhieät cuûa kim loaïi neàn. Baûng 1.1: Ñoä beàn caùc caáu truùc raêng söù vaø goám nha khoa [3]: Ñoä beàn uoán Ñoä beàn neùn (MPa) (MPa/m2) Traøng thaïch 60 ÷ 110 1,1 Leucite 120 ÷ 180 1,2 Goám Lab cast/Ceramed 115 ÷ 125 1,9 thuûy tinh Premade/HIP 140 ÷ 220 2,0 Alumina Alumina/Glass 400 ÷ 600 3,8 ÷ 5,0 Spinel/Glass Infiltrated 325 ÷ 410 2,4 Dentine 16 ÷ 20 2,5 Enamel 65 ÷ 75 1 Vaät lieäu Porcelain Infiltrated Caáu truùc raêng Söù coù ñoä beàn neùn toát hôn beàn uoán, do ñoù neân choïn keát caáu sao cho söù chòu öùng suaát neùn dö khi söû duïng. Nhö vaäy hôïp kim ñöôïc choïn phaûi coù heä soá daõn nôû nhieät cao hôn moät chuùt so vôùi söù ôû nhieät ñoä phoøng. Moät heä kim loaïi- söù ñöôïc xem nhö töông thích vôùi nhau, khi cheânh leäch heä soá daõn nôû nhieät giöõa chuùng _________________________________________________________________________ -6– _________________________________________________________________________ khoâng quaù 0,5.10-6/K trong khoaûng töø nhieät ñoä phoøng ñeán 500oC. Heä khoâng bò nöùt gaõy tröø khi phaûi chòu öùng suaát taäp trung lôùn hoaëc löïc nhai quaù cao. Tuy nhieân, nhieàu heä kim loaïi- söù coù ñoä cheânh leäch heä soá daõn nôû nhieät lôùn hôn töø 0,5.10-6/K-1 ñeán1,0.10-6/K-1 vaãn coù theå beàn trong nhieàu naêm. Do ñoù chæ tieâu quan troïng trong vieäc löïa choïn thaønh phaàn raêng söù laø phaûi coù heä soá daõn nôû nhieät töông thích vôùi loõi kim loaïi [1,2]. Söù nha khoa coù theå töông thích sinh hoïc, khoâng bò caùc phaûn öùng ñaøo thaûi cuûa cô theå con ngöôøi. Ngoaøi ra vaät lieäu söù nha khoa caàn coù ñoä beàn hoaù thích hôïp ñoái vôùi moâi tröôøng mieäng cuûa cô theå ngöôøi. III. VAI TROØ CUÛA KHOAÙNG LEUCITE TRONG SÖÙ NHA KHOA: Nhieàu tính chaát öu vieät cuûa söù nhieät ñoä noùng chaûy thaáp lieân quan tôùi khoaùng leucite. Trong phaàn lôùn söù nha, tinh theå leucite ñöôïc taïo thaønh do caùc tinh theå traøng thaïch chuyeån thaønh thuûy tinh vaø tinh theå leucite khi gia nhieät. Chöùc naêng cô baûn cuûa leucite trong raêng söù laø laøm taêng heä soá daõn nôû nhieät, taêng ñoä cöùng vaø giaûm nhieät ñoä noùng chaûy. Thoâng thöôøng, söù nha goàm tinh theå leucite vaø moät soá loaïi frit, vaø coù ít nhaát moät loaïi frit naøo ñoù kieåm soaùt caùc tính chaát cô hoïc vaø tính chaát vaät lyù khaùc. Leucite taïo khung chòu löïc vaø thuûy tinh laáp ñaày khoâng gian giöõa boä khung laøm taêng tính chaát caàn thieát khaùc cho raêng söù. Moät soá löôïng ñaùng keå caùc nghieân cöùu veà raêng söù ñaõ khaúng ñònh vai troø cuûa leucite. Löïa choïn thuûy tinh vaø thay ñoåi haøm löôïng leucite seõ taïo cho söù nha nhöõng tính chaát vaät lyù caàn thieát. Haøm löôïng leucite trong phaàn lôùn caùc söù nha khoaûng töø 35% ñeán 40%. Tuy nhieân caùc loaïi söù nha noùng chaûy ôû nhieät ñoä thaáp _________________________________________________________________________ -7– _________________________________________________________________________ nhö Finesse chæ chöùa khoaûng 8% ñeán 10% leucite. Caùc coâng thöùc ñöôïc thieát keá taêng toái ña caùc tính chaát caàn thieát cho söù nha. [4]. Söù nha coù ñoä beàn keùo töông ñoái thaáp do ñaëc tính doøn, thöôøng ñöôïc gaén dính vaøo neàn kim loaïi ñeå gia taêng ñoä beàn cô. Phuïc hình raêng söù treân söôøn kim loaïi ngaøy nay ñöôïc öùng duïng roäng raõi vì nhöõng öu ñieåm vöôït troäi cuûa noù veà tính thaåm myõ cuõng nhö ñoä beàn so vôùi caùc heä raêng söù khaùc. Vaät lieäu phuû baèng söù phaûi coù heä soá daõn nôû nhieät phuø hôïp vôùi heä soá daõn nôû nhieät cuûa töøng loaïi kim loaïi laøm neàn. Söù nha noùng chaûy treân söôøn kim loaïi thöôøng gaëp phaûi söï coá laø hay bò nöùt gaõy trong quaù trình gia nhieät, do cheânh leäch heä soá daõn nôû nhieät giöõa lôùp söù vaø vaät lieäu kim loaïi neàn. Ñieån hình laø hôïp kim Ni- Crom ñöôïc duøng phoå bieán ñeå laøm neàn trong raêng söù coù heä soá daõn nôû nhieät töø 13.10-6/K-1 ñeán 14.10-6/K-1, trong khi haàu heát caùc söù laøm raêng giaû coù heä soá daõn nôû nhieät thaáp hôn 10.10-6/K-1. Vieäc haøn gaén giöõa söù vôùi kim loaïi ñoøi hoûi phaûi giaûm toái thieåu ñöôïc söï cheânh leäch veà heä soá daõn nôû nhieät giöõa vaät lieäu söù nha vaø hôïp kim. Ñoái vôùi vaät lieäu söù, ôû nhöõng nhieät ñoä khaùc nhau seõ coù nhöõng giaù trò daõn nôû khaùc nhau, vaø nhö theá heä soá daõn nôû nhieät hay ñoä co cuûa söù khoù coù theå phuø hôïp moät caùch chính xaùc vôùi kim loaïi hay hôïp kim. Leucite chöùa trong frit taïo ra töø traøng thaïch ñöôïc xem nhö laø thaønh phaàn quan troïng laøm taêng heä soá daõn nôû nhieät cuûa söù. Leucite coù chæ soá khuùc xaï gaàn baèng vôùi pha thuûy tinh traøng thaïch laøm pha neàn cuûa caùc loaïi söù nha, do ñoù khoâng laøm aûnh höôûng ñeán ñoä trong môø cuûa raêng söù. Ngoaøi ra, caùc haït tinh theå leucite phaân taùn ñoàng ñeàu trong pha thuûy tinh neàn coù theå ngaên caûn söï lan truyeàn caùc veát nöùt teá vi, laøm taêng ñoä beàn cô cho raêng söù. Söù nha khoa chöùa 6,2% haøm löôïng leucite coù ñoä beàn nöùt gaõy cao hôn 60% so vôùi söù traøng thaïch coå ñieån[3]. Leucite söû duïng trong caùc heä söù nha khoa hieän nay thöôøng ôû daïng traøng thaïch noùng chaûy taïo thaønh thuûy tinh vaø tinh theå leucite, hoaëc taïo heä composite _________________________________________________________________________ -8– _________________________________________________________________________ giöõa tinh theå leucite vôùi pha neàn thuûy tinh. Trong töï nhieân leucite khoâng toàn taïi moät mình maø luoân bò laãn taïp chaát, do ñoù caùc nhaø chuyeân moân tieán haønh nghieân cöùu toång hôïp leucite nhaân taïo coù ñoä tinh khieát cao, nhaèm vaän duïng toát caùc öu ñieåm cuûa noù trong lónh vöïc söù nha khoa. IV. AÛNH HÖÔÛNG HEÄ SOÁ DAÕN NÔÛ NHIEÄT TÔÙI SÖÙ NHA KHOA : 1. Söï taïo thaønh composite söù nha khoa: 1.1. Khaùi nieäm chung veà composite: Composite laø vaät lieäu dò theå, hôïp thaønh töø hai hay nhieàu vaät lieäu thaønh phaàn, thöôøng laø caùc vaät lieäu vôùi nhöõng tính chaát raát khaùc nhau, coù taùc duïng taän duïng moät caùch toát nhaát caùc tính chaát öu vieät cuûa moãi vaät lieäu thaønh phaàn, ñaùp öùng ñöôïc nhöõng yeâu caàu thöïc teá, maø neáu söû duïng moãi vaät lieäu ñôn leû khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc. Trong caùc pha thaønh phaàn, coù moät pha lieân tuïc ñoùng vai troø chaát keát dính chính (thöôøng laø caùc polymer, ceramic hoaëc kim loaïi); caùc pha coøn laïi ñoùng vai troø nhö pha phaân taùn, hoaëc chaát ñoän (daïng caàu hoaëc daïng sôïi). Pha phaân taùn thöôøng coi laø coù daïng caàu nhö caùc boät oâxyt Al2O3, SiO2, ñaù voâi nghieàn mòn, haït thuûy tinh, ... laø caùc composite ñoàng höôùng. Neáu pha phaân taùn coù caáu truùc taám, vaûy, sôïi (sôïi oxit nhoâm, sôïi thuûy tinh) ... söï ñònh höôùng cuûa pha phaân taùn seõ taïo caùc composite dò höôùng [5]. 1.2. Composite trong söù nha: Nguyeân lieäu chính duøng trong söù nha khoa ñeàu ñi töø traøng thaïch. Khi traøng thaïch noùng chaûy phaân huûy thaønh tinh theå leucite naèm trong pha neàn thuûy tinh, taïo thaønh heä composite cuûa söù nha khoa. _________________________________________________________________________ -9– _________________________________________________________________________ Tuy nhieân vôùi caùc raêng söù ñi töø goác traøng thaïch truyeàn thoáng ñeàu coù ñoä beàn cô thaáp, söï phaù huûy gioøn cuûa söù thöôøng baét nguoàn töø caùc veát nöùt teá vi ban ñaàu. Veát nöùt ñoù coù theå laø do trong luùc ñaép söù vaø nung söù, hoaëc trong luùc gia coâng (ví duï nhö khi khoan chænh khôùp caén), sau ñoù veát nöùt lan roäng nhanh vaø lieân tuïc xuyeân qua khoái vaät lieäu söù. Caùc nghieân cöùu tröôùc ñaây nhaèm caûi thieän ñoä beàn cô baèng caùch duøng nhöõng tinh theå nhö quartz hay Al2O3 laøm coát, nhöng ñoä beàn uoán vaø ñoä dai va ñaäp taêng khoâng nhieàu. Hình 1.3: Moâ taû taùc duïng ngaên söï lan truyeàn veát nöùt cuûa Al2O3 Ngaøy nay khoaùng leucite ñöôïc nghieân cöùu öùng duïng trong söù nha laøm thay ñoåi heä soá daõn nôû nhieät cuûa raêng söù khi caàn thieát. Tinh theå leucite coù ñoä cöùng cao, khi phaân taùn ñoàng ñeàu trong pha neàn thuûy tinh coù theå ngaên caûn söï lan truyeàn caùc veát nöùt teá vi, do ñoù laøm taêng ñoä beàn cô cho raêng söù. Heä soá khuùc xaï cuûa leucite gaàn baèng vôùi pha thuûy tinh traøng thaïch, neân söï toàn taïi cuûa leucite khoâng laøm aûnh höôûng ñeán ñoä trong môø cuûa raêng söù. 2. Daõn nôû nhieät cuûa heä composite [6]: _________________________________________________________________________ - 10 – _________________________________________________________________________ Trong heä ña tinh theå, moät heä composite nhieàu pha tinh theå hoaëc moät heä composite tinh theå vaø thuûy tinh ñöôïc gia nhieät leân ñeán nhieät ñoä keát khoái, caáu truùc trôû neân sít chaët laø do keát quaû cuûa doøng chaûy nhôùt hoaëc khueách taùn. Neáu heä soá daõn nôû nhieät cuûa caùc höôùng tinh theå khaùc nhau khoâng gioáng nhau, hoaëc neáu heä soá daõn nôû nhieät cuûa caùc pha khaùc nhau, thì caùc haït khaùc nhau seõ coù ñoä co khaùc nhau vaø do ñoù öùng suaát xuaát hieän, caùc veát nöùt giöõa caùc haït seõ phaùt trieån nhanh hôn. Tuy nhieân, trong thöïc teá moãi haït seõ bò tröôït bôûi caùc haït bao boïc xung quanh, caùc veát nöùt teá vi seõ ñöôïc phaùt trieån tyû leä vôùi söï khaùc nhau giöõa öùng suaát co vaø ñoä co thöïc. Heä soá daõn nôû nhieät cuûa composite coù theå tính toaùn ñöôïc neáu chuùng ta giaû söû raèng khoâng coù veát nöùt phaùt trieån, ñoä co theo caùc höôùng khaùc nhau laø nhö nhau, ñoä co toaøn phaàn vaø taát caû öùng suaát teá vi ñeàu laø öùng suaát keùo vaø öùng suaát neùn thuûy tónh (öùng suaát tieáp khoâng ñaùng keå). Öùng suaát treân moãi haït ñöôïc tính theo coâng thöùc: σi = K(αr - αi)ΔT (1.1) Trong ñoù: αr , αi : laø heä soá daõn nôû nhieät theå tích trung bình vaø heä soá daõn nôû nhieät theå tích cuûa caáu töû i. ΔT: khoaûng cheânh leäch nhieät ñoä. K: heä soá modul, K = - P/(ΔV/V) = E/3(1 – 2μ) Vôùi: P: aùp löïc V: theå tích _________________________________________________________________________ - 11 – _________________________________________________________________________ E: modul Young μ: heä soá Poisson. Neáu caùc öùng suaát khoâng ñuû lôùn ñeå phaùt trieån caùc veát nöùt, toång öùng suaát treân moät vuøng hoaëc theå tích laø baèng 0. Khi ñoù, neáu V1 vaø V2 laø phaàn theå tích cuûa vaät lieäu: K1(αr – α1)V1ΔT + K2(αr – α2)V2ΔT+… = 0 (1.2) Vaø: V1+V2+ …=V Vi = Fi ρ rVr ρi (1.3) (1.4) trong ñoù: Fi: phaàn khoái löôïng cuûa pha i ρr vaø ρi: tyû troïng trung bình vaø tyû troïng cuûa pha i. Töø ñoù Turner ñaõ ruùt ra ñöôïc coâng thöùc tính heä soá daõn nôû nhieät döïa treân thaønh phaàn cuûa composite: αr = α 1 K 1 F1 / ρ1 + α 2 K 2 F2 / ρ 2 + ... K 1 F1 / ρ1 + K 2 F2 / ρ 2 + ... (1.5) Treân cô sôû naøy, ta coù theå thieát laäp ñöôïc caùc heä composite söù nha khoa, vaø chuû ñoäng hôn trong vieäc laøm thay ñoåi heä soá daõn nôû nhieät cuûa caùc lôùp trong raêng söù, taïo söï töông thích heä soá daõn nôû nhieät giöõa lôùp söù nha treân söôøn kim loaïi. _________________________________________________________________________