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在微晶玻璃陶瓷領域,二硅酸鋰微晶玻璃因兼具高強度、良好透光性和生物相容性,成為牙科修復、精密結構件等領域的“明星材料”。而為了進一步優(yōu)化其力學性能(如韌性、抗折強度),研究者常引入氧化鋯(ZrO?)作為增強相——它能通過細化晶粒、抑制裂紋擴展等方式,讓材料“更耐造”。
在已有ZrO?的二硅酸鋰微晶玻璃中引入少量氧化鑭(La?O?),可在不犧牲ZrO?帶來的高韌性前提下,進一步細化晶粒、提高強度并優(yōu)化化學穩(wěn)定性
在牙科修復領域,將“ZrO?+La?O?”共摻雜的二硅酸鋰微晶玻璃(以下簡稱“ZL-LS微晶玻璃”)與傳統(tǒng)二硅酸鋰玻璃陶瓷或單純ZrO?增強材料相比,具備以下六大臨床優(yōu)勢:
1.力學性能“雙高”:強度×韌性同時達標
數(shù)值對比
材料類別 | 抗彎強度(MPa) | 斷裂韌性(MPa·m1?2) | 臨床對應適應癥 |
傳統(tǒng)二硅酸鋰 | 160–200 | 2.0–2.5 | 貼面、嵌體 |
ZrO?單摻 | 230–240 | 4.0–4.3 | 前牙冠、三單位橋 |
ZL-LS微晶玻璃 | 280–310 | 4.2–4.5 | 后牙冠、長橋、高咬合負荷區(qū) |
2.美學層次“三優(yōu)”:透明度、乳光、熒光一次到位
透明度:La?O?的高折射率補償ZrO?散射,可見光透射率仍>75%,接近天然牙釉質。
乳光效應:200–400nm超細晶粒產(chǎn)生瑞利散射,呈現(xiàn)天然牙藍-乳光。
熒光性能:La3?與Ce3?(痕量雜質)協(xié)同,在365nm紫外燈下發(fā)出與天然牙一致的藍白色熒光,避免“死白”感。
3.邊緣完整性“零崩瓷”
高韌性抑制CAD/CAM加工或臨床調(diào)磨時產(chǎn)生微裂紋;
細晶結構降低切削崩口率(崩口寬度<20μm,傳統(tǒng)材料50–80μm),無需二次上釉即可拋光至高光澤。
4.粘接可靠:化學+微機械雙重固位
富La表面活性層:La-O-Si鍵在氫氟酸酸蝕后形成高密度微孔(孔徑5–10μm),提供微機械鎖合;
化學偶聯(lián):Zr-OH與磷酸酯單體(MDP)形成Zr-O-P化學鍵,30天水老化剪切粘接強度保持率>90%,顯著優(yōu)于氧化鋯全瓷。
5.工藝友好:一次燒結即可椅旁完成
共摻體系不升高晶化溫度(仍720–750℃),與現(xiàn)有椅旁燒結程序(如IvoclarProgramatCS4)完全兼容;
燒結收縮率僅0.2–0.3%(傳統(tǒng)玻璃陶瓷0.4–0.6%),邊緣密合度≤50μm,減少調(diào)磨時間。
6.生物安全與長效穩(wěn)定
離子釋放低:Zr??和La3?在pH2–10溶液中溶出量均<5ppb,遠低于細胞毒性閾值;
耐磨匹配:與天然牙釉質磨耗率接近(體積磨耗0.05mm3/年),避免對頜牙過度磨耗。
臨床應用推薦
修復類型 | 推薦厚度 | 加工方式 | 備注 |
后牙全冠 | 0.8–1.0mm | CAD/CAM一次成型 | 無需金屬加強 |
三單位橋(前-前區(qū)) | 1.2mm橋體 | 熱壓鑄+飾面 | 可替代氧化鋯 |
超薄貼面 | 0.3–0.5mm | CAD/CAM | 備牙量<0.5mm |
ZL-LS微晶玻璃把“氧化鋯的高韌性+氧化鑭的高強度與光學調(diào)控”集成到一塊玻璃陶瓷里,讓它在牙科修復里同時具備“后牙強度、前牙美學、椅旁效率”三大賣點,是目前最接近“全能型”牙科陶瓷的新選擇。
除了牙科,ZrO?-La?O?共摻二硅酸鋰微晶玻璃憑借“高強-高韌-高透-可加工”的綜合特性,在下列領域也已顯示出獨特優(yōu)勢,并可衍生出若干全新功能化用途:
1.高端消費電子:
5G/6G手機背板
折疊屏鉸鏈蓋板
2.精密光學-光電:
手機超薄攝像模組鏡片
微透鏡陣列/DOE(衍射光學元件)
3.生物醫(yī)學擴展:
個性化顱頜面骨植入片
微針陣列/藥物緩釋芯片
4.航空航天&軍工:
機載/彈載光學窗口
高超音速天線罩
5.能源與半導體:
固態(tài)電池超薄固態(tài)電解質支撐片
半導體真空吸盤/靜電夾頭
6.其他功能化潛力:
可著色:稀土La3?引入后,可通過Cu2?/Co2?摻雜實現(xiàn)低飽和莫蘭迪色系,滿足高端家居、可穿戴飾品個性化需求;
可熒光加密:La3?-Ce3?共摻在365nm紫外呈藍白熒光,可用于品牌防偽;
可微晶-玻璃梯度化:激光局部重熔后形成表層玻璃、深層微晶的雙重結構,實現(xiàn)“硬-韌”梯度,為折疊屏蓋板或裝甲窗口提供新思路。
牙科只是“開胃菜”,憑借“高強高韌+可精密加工+光學/電磁/生物多功能兼容”,ZrO?-La?O?共摻二硅酸鋰微晶玻璃有望在消費電子、光學、醫(yī)療植入、航空航天及新能源等多條高端產(chǎn)業(yè)鏈中成為“下一代萬能薄片材料”。
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