高透性齿科二硅酸锂微晶玻璃的设计与开发

发布时间：2018-02-12 15:02

本文关键词： 二硅酸锂微晶玻璃牙科修复析晶动力学透光性能　出处：《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：二硅酸锂微晶玻璃具有优异的力学性能、适宜的半透性和良好的生物相容性,是最有前景的临床应用牙科修复材料之一。然而,我国的二硅酸锂微晶玻璃完全依赖于进口,导致价格昂贵,限制了在我国临床上的应用。其次,目前市售的二硅酸锂微晶玻璃透光率较低,极大地限制了其在贴面以及前牙牙冠的应用。为了降低目前二硅酸锂微晶玻璃在我国临床应用的成本以及扩大目前二硅酸锂微晶玻璃在牙科修复领域的应用范围,不仅需要研发拥有我国自主知识产权的二硅酸锂微晶玻璃产品,同时还需要在此基础上大幅度提高它的透光率,开发具有高透性的二硅酸锂微晶玻璃。本文提出了一种利用非等温方法获取析晶动力学参数的计算方法,即首先确定玻璃体系的析晶机理,依据析晶机理确定体系的析晶活化能。此方法考虑了析晶活化能与析晶机理之间的内在联系,解决了传统计算方法不能单纯利用非等温法准确获取玻璃体系析晶活化能的问题,同时避免了目前传统方法需要借助实验或者等温方法才能获取准确析晶动力学参数的问题。并据此对影响体系析晶可控性的关键组分—Al_2O_3的含量进行了优化,发现当Al_2O_3的含量为3.0mol%左右时,体系具有最低析晶活化能,且为整体析晶。在确定Al_2O_3含量的基础上对玻璃体系的组成成分进行了进一步的研究,最终优化出性能优异的原始玻璃,该玻璃具有良好的玻璃形成能力,具有良好的析晶可控性并可以实现整体析晶,还可以实现Li_2SiO_3晶体和Li_2Si_2O_5晶体的分步析出。系统考察了直接在高温下的一步法热处理制度与两步法热处理制度对二硅酸锂微晶玻璃晶体生长的影响规律。发现在相同的Li_2Si_2O_5晶化温度下,两种热处理制度得到的微晶玻璃中的晶相种类基本相同,但是两种热处理制度均对微晶玻璃的微观形貌有显著的影响。两步法热处理可以更有效的成核,更有利于生成细小的Li_2Si_2O_5晶体,并受热处理温度和热处理时间的影响更大。热处理温度升高,其晶体尺寸变大,而热处理时间延长容易造成晶体的合并粗化导致晶体尺寸不均匀。而一步法热处理主要受热处理温度的影响,热处理温度越高,晶体尺寸越大,但是热处理时间对晶体尺寸并没有明显的影响。较低的Li_2Si_2O_5晶化温度有利于细化Li_2Si_2O_5晶体的尺寸,进而提高体系的透光性能;而较高的Li_2Si_2O_5晶化温度有利于晶体的生长,进而增强体系的力学性能。基于上述影响规律,本文实现了微晶玻璃中Li_2Si_2O_5晶体尺寸从100nm左右到1.5μm左右的定向调控以及微晶玻璃的透光性能和力学性能的定向调控。并制备出了具有自主知识产权的二硅酸锂微晶玻璃体系,其透光率Tp值在13.96～52.29 范围内,弯曲强度在 335～455MPa范围内,断裂韧性在2.06～2.98MPa m1/2范围内。其中本文开发的高透性二硅酸锂微晶玻璃不仅具有与商用高透性二硅酸锂微晶玻璃相近的力学性能,同时还拥有远远优异于商用高透性二硅酸锂微晶玻璃的透光性能(厚度为1mm时,Tp值提升33),突破了现有商品二硅酸锂微晶玻璃无法在贴面和前牙饰面瓷上应用的限制。
[Abstract]:In order to reduce the cost of the current lithium disilicate glass - ceramics and its application in the field of dental restoration , it is found that the crystallization activation energy of the glass system can be obtained by means of the non - isothermal method .

【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ171.733

【参考文献】