高强度、高透光性齿科二硅酸锂玻璃陶瓷的应用基础研究

随着人们对牙科美学修复需求的与日俱增，目前商品化的全瓷材料已不能满足美学修复原则所要求的机械性能和光学性能的平衡统一，成为制约牙科美学修复发展的瓶颈问题。本课题组通过联合应用阶梯制晶化法和真空热压铸技术，研制出一种新型二硅酸锂玻璃陶瓷，除具有高强度的特点外，还具有优秀的半透光性，能够很好的再现牙齿硬组织的半透性特征，展示出良好的应用前景。本项目主要是研究该新型材料微观结构与机械性能和半透性特征的内在联系，研究高透光性的形成机理，并对该实验材料的生物相容性、粘接性能、疲劳特征等与临床修复密切相关的问题进行研究，为将新材料尽快应用于牙科修复临床奠定基础。该研究的完成将是牙科全瓷修复材料领域的一次突破，为提高美学修复效果将起到显著促进作用。

随着人们对牙科美学修复需求的与日俱增，目前商品化的全瓷材料均不能满足美学修复原则所要求的机械性能和光学性能的平衡统一，成为制约牙科美学修复发展的瓶颈问题。二硅酸锂玻璃陶瓷由于其晶体独特的性质和分布，而成为强度最高的一类玻璃陶瓷，并具备良好的半透光特性，是理想的牙科美学修复材料。本课题在前期工作的基础上，采用两段式晶化热处理制度（700℃/900℃）制备出SiO2-Li2O-K2O-Al2O3-ZrO2-P2O5系玻璃陶瓷，并系统分析晶化热处理时间对实验二硅酸锂玻璃陶瓷性能和微观结构的影响，优化了晶化工艺，进一步提高了实验材料的机械性能，达到308±25MPa；在实验玻璃陶瓷中分别添加梯度质量百分比浓度的锆镨黄、锆铁红和锆钒蓝，制备出单色梯度浓度色样瓷块，研究了不同色料浓度对瓷块色度值和反射光谱的影响，并且色料添加不影响性能和微观结构；采用基于Kubelka-Munk理论的全光谱和三刺激值匹配法，以Vitapan Classical比色板为靶目标样，对实验玻璃陶瓷进行计算机配色研究。结果表明，根据全光谱和三刺激值匹配法提供的色料配方烧制的配色样，均能获得与Vitapan Classical比色板各比色片相近的颜色；初步尝试将人工神经网络配色技术应用于牙科玻璃陶瓷的配色，结果表明采用BP人工神经网络配色法的可行性，配色精度较前两种方法提高；实验玻璃陶瓷与饰面瓷结合良好，烧结IPS e.max Ceram饰面瓷后，实验玻璃陶瓷与Vitapan Classical比色板各比色片之间的平均色差减小至3.5±0.4；反复烧结对挠曲强度、维氏硬度、断裂韧性、颜色，透明性均无显著影响；实验玻璃陶瓷修复体内部及边缘适合性满足了临床应用的要求，尺寸稳定性较好；实验材料在其机械性能，适合性、半透性等方面均达到牙科美学修复材料的要求，展现出理想的应用前景。本项目研究成果发表SCI/EI收录论文7篇，在国际、国内学术会议壁报或口头汇报8人次，申请国家发明专利3项，培养硕士研究生2名。