口腔材料学教学绪论材料基础.ppt

四川大学华西口腔医学院口腔材料学教研室 李 伟,口腔材料学,1,绪 论,第 一 章,2,地位发展分类质量标准学习要求,3,一、口腔材料学在口腔医学中的地位,口腔医疗水平是一个国家发达程度的重要标志之一口腔医学是材料器械设备高度依赖型学科，口腔治疗水平的提高与口腔材料的发展水平高度相关口腔材料学的发展不仅促进治疗技术提高，还促进治疗技术的革命口腔材料学的发展方向代表口腔医学的未来,4,口腔材料学的重要性,口腔材料学是口腔基础医学与口腔临床的医学间的桥梁学科，是学习各口腔临床学科的基础口腔材料学是口腔医学科学研究的重要领域，是口腔医学科学研究的主要对象口腔材料学是口腔临床医师必须掌握的基础知识，以指导临床治疗工作,5,二、口腔材料的发展,古埃及、古罗马和中国古墓中发现石头和象牙制作的修复体公元前700-500年，金开始被尝试用作冠桥修复公元前500年（战国时期），开始有用树木皮作牙充填的先例公元25年，出现用柳枝制作牙刷公元703年（中国唐），有银膏补牙记载1578年，李时珍详细记载银膏补牙（欧洲最早使用者为英国人Bell氏，1819年）1530年，用纸浆、棉麻、皮革做面具，是颌面修复的雏形,6,日本出土的最早的木制义齿（1538）美国发明硫化橡胶义齿基托（1855）,7,1756年，采用蜡做印模和模型，开始出现新的修复方法1826年，银汞合金全面问世，牙体修复进入划时代时期1936年，甲基丙烯酸甲酯引进，义齿修复进入新时代20世纪70年代，复合树脂问世使牙体修复进入新阶段20世纪80年代，种植材料的成功带来了牙缺失修复的新革命90年代烤瓷、全瓷和钛金属材料使修复水平迈向更高的台阶,8,面向21世纪的口腔材料学,智能、纳米、梯度功能、电活性材料的研发将带来突破性发展口腔组织工程材料的发展对牙再生技术的促进将带来一次新的口腔医学革命。,9,固定桥,种植牙,牙再生,三、口腔材料的分类,（一）按材料性质分类（二）按材料用途分类（三）按组织接触方式分类（四）按材料应用部位分类,10,（一）按材料性质分类 1.有机高分子材料 2.无机非金属材料（陶瓷）3.金属材料,11,（二）按材料用途分类1.修复材料：义齿材料，充填材料，粘接材料，植入材料。2.辅助材料：印模材料，模型材料，切割研磨材料，预防保健材料3.其它材料：正畸材料，牙周材料,12,（三）按材料应用部位分类,1.非植入人体的材料（义齿修复体、粘接体等）2.植入人体的材料（牙种植体、骨牙缺损修复体、根管充填体等）,13,（四）按材料与组织的接触方式分类 1.直接、长期与口腔组织接触的材料（义齿基托和冠桥修复材料等)2.直接、暂时与口腔组织接触的材料(印模和蜡型材料等）3.间接与口腔组织接触的材料（模型和包埋材料等）,14,四、口腔材料管理与质量标准,材料标准：评价特定的口腔材料性能的技术文件,材料生产,材料标准,临床应用,15,口腔材料的标准化组织,国际牙科联盟(FDA)国际标准化组织(ISO):ISO/TC106-dentistry：84 个 国家的标准化组织组成中国口腔材料和器械设备标准化技术委员会(TC99)美国牙科材料标准(ADA)其他国家：英国(BSI)、法国(NF)、日本(JIS)、德 国(DIN)、澳大利亚(SSA)、北欧(NIOM)等,16,掌握各类口腔材料的基本性能、用途、特点和使用方法熟悉各类口腔材料的物理、机械、化学及生物学性能了解口腔材料的评价项目、评价方法、和评价指标体系了解口腔材料学未来的发展方向,五、口腔材料学的学习要求,17,第 二 章,材料学基础知识,18,主要内容,第一节 材料的微观结构第二节 金属材料基本知识第三节 陶瓷材料基本知识第四节 高分子材料基本知识,19,第一节 材料的微观结构,一、原子间结合键,20,21,二、固体结构,单晶氧化铝,金属（呈多晶体）,晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。有单晶体和多晶体之分。非晶体:指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。没有一定规则的外形，如玻璃、松香、石蜡等。物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。没有固定的熔点。所以有人把非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。,晶体与非晶体的原子排列,22,晶体的描述：晶胞，晶格参数（a,b,c,）,23,晶型,24,晶型转变,温度,相变点,25,应力,镍钛合金晶型转变镍钛合金丝的超弹性,26,亚稳态四方晶型氧化锆 单斜晶型氧化锆,应力,27,第二节 金属材料基本知识,一、金属的结构（一）纯金属的晶体结构,体心立方结构 面心立方结构 密排六方结构,28,（二）合金的晶体结构,固溶体（solid solution）置换(substitutional)固溶体 间隙(interstitial)固溶体,分为固溶体和金属化合物两大类,29,2.金属化合物 晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同,金属化合物MgCu2晶体结构,30,二、金属的熔融与凝固熔融:固态 液态凝固:液态 固态,平衡结晶温度,过冷度,31,（一）金属的凝固两个阶段:形成晶核；晶核长大,金属的冷却速度越快、过冷度越大，结晶速度就越快，所形成的晶粒也越细，金属的强度也越高。,32,(二)合金的结晶与状态平衡图,a,L1,S1,b,灰色区域表示固液相共存,33,三、合金的特性1.熔点与凝固点 合金的熔化温度、凝固温度是一段范围。2.延性、展性、强度 延性、展性低于纯金属，强度增高。3.硬度 高于纯金属。4.传导性 低于纯金属。5.色泽 与所组成金属有关。6.腐蚀性 加入抗腐蚀元素可提高抗腐蚀性。,34,四、金属的形变与热处理(一)金属的形变 1.晶内变形 晶粒内部的形变,35,2.晶间变形:晶粒间的移动和转动,36,晶界原子排列不规则，晶格严重畸形，阻碍变形 晶界越多，强度和硬度越高 晶粒越细，强度和硬度越高-细晶强化。,37,3.金属的加工,热加工:再结晶温度以上的变形，如铸造，热轧，热锻冷加工:再结晶温度以下的变形，如冷轧，冲压，切削,热加工(热扎锻）,冷加工,38,冷加工硬度、强度、弹性增加，延性、展性、抗腐蚀性下降。原因:冷加工导致晶粒破碎、晶格畸变严重。,为了改善性能，需要热处理。,热处理：通过加热及控制温度变化来改变金属微观结构，进而改变性能的方法。,39,(二)金属的热处理,热处理的结构变化,40,41,热处理方法,退火:加热到临界点以上温度，然后缓慢冷却。随炉冷却-退火，在空气中冷却-正火。目的:硬度，塑性，细化晶粒，使组织、成分均匀，消除残余内应力,42,五、金属成形方法,（一）铸造 一般铸造 熔模铸造（失蜡铸造）,43,44,（二）锻造对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定形状和尺寸锻件的加工方法。,45,（三）机械切削,46,（四）粉末冶金,特点：适合于难熔金属，具有多孔结构。,47,（五）电铸,成型产品,48,49,(六)选择性激光烧结(Selective Laser Sintering),50,六、金属的腐蚀与防腐蚀(一)金属的腐蚀,腐蚀：与周围介质发生化学或电化学反应而破坏的现象。,1.化学腐蚀 金属和介质直接反应（化学）使金属损坏。,2.电化学腐蚀 金属与电解质溶液接触，形成原电池而发生腐蚀损坏现象。,51,容易形成电化学腐蚀的情况:(1)不同金属或合金间的接触;(2)金属化学成分、组织结构和物理状态的不均匀性等。如：合金内有两种不同组成的合金相;(3)表面裂纹、铸造缺陷、污物覆盖等，降低该处唾液中氢离子浓度而成为正极。,(二)金属的防腐 使金属组织均匀，避免异种金属接触，减少金属内应力，使金属表面光滑无缺陷，加入抗腐蚀元素等。,52,七、金属的生物效应,有毒金属：主要有铅、镉、汞、锑、铍、铊、铀、碲。有毒金属化合物：六价铬、羰基镍、有机锡化合物、五氧化二钒、水溶性钴盐等。,金属的生物相容性与其腐蚀性有关。,贵金属材料、钛及其合金、锆、钽、铌、不锈钢、钴铬合金等 具有优良的生物相容性。,53,第三节 陶瓷材料基本知识,一、陶瓷的概念及分类,54,粉体,坯体,陶瓷,1、陶瓷的定义：以黏土、长石、石英为主要原料，经过粉碎、混炼、成型、煅烧等制作的产品。,广义陶瓷：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料。分类：普通陶瓷(传统陶瓷)，特种陶瓷(精细陶瓷、高技术陶瓷),54,55,2.历史,陶瓷是我国古代劳动人民的伟大发明之一。china：陶瓷；中国 china:昌南镇(北宋后改为景德镇),55,二、陶瓷的结构,陶瓷的三相结构：晶相、玻璃相、气相,56,1,57,陶瓷的性能,光学性能 光泽度 半透明性 透光色调热学性能 导热性 热膨胀性 热稳定性力学性能 机械强度 表面硬度化学性能 抗酸性 抗碱性电学性能 电导性生物性能 相容性,1,58,陶瓷的审美性能,特 点 表面光泽度高 具有透明和半透明性 着色性能好 能恢复牙体组织的天然色彩 牙科陶瓷的审美性在口腔材料中最优,1,59,陶瓷的光泽度,表面对光的镜面反射，反射量愈大光泽愈好 不同用途陶瓷对表面光泽要求不同 牙体修复陶瓷表面有比较好的光泽以提高外观质量与有利清洁美学效果 种植陶瓷表面通常都比较粗糙生物学效应,1,60,陶瓷的透明和半透明性,来 源 光线照射到瓷上，约4%被表面反射 部分被瓷吸收，剩下的则透射过瓷 镜面透射决定陶瓷的透明性 漫透射决定陶瓷的半透明性 玻璃相是瓷半透明性的贡献者 瓷中各折射率不同的相引起散射,1,61,陶瓷的力学性能,压缩强度(MPa)345拉伸强度(MPa)34.6弯曲强度(MPa)55洛氏硬度(MPa)46OO,1,62,陶瓷的机械强度,特点 陶瓷具有较高的耐压强度 抗冲击强度很低为脆性材料 影响因素 组成和显微结构 各相的种类、化学成分 相对含量与分布状态,1,63,陶瓷的表面硬度,定义 表面抵抗外来压缩、摩擦与刻划作用的能力 测量方法 洛氏硬度法 显微硬度法 流沙法 马尔登划痕法,静载压痕法,摩擦损失法,刻划硬度法,1,64,陶瓷的热稳定性,瓷经受剧烈温度变化而不破坏的性能 在较大程度上取决于瓷的热膨胀性 长石质瓷 47 10-6/莫来石 4.5 10-6/石英晶体 13.4 10-6/长石组分玻璃相 68 10-6/降低和匹配热胀系数是提高热稳定性 的一个重要措施,1,65,陶瓷的化学性能,化学稳定性 耐受化学物质的作用而不发生变化 取决于晶相组成和结构致密度 口腔材料中化学性能最稳定的材料 在口腔环境条件下，对各种食物、饮料 唾液、体液、微生物及其酶的长期作用 不会产生变质、变性,1,66,陶瓷的生物学性能,植入体内或在口腔内使用均具有优良的生物学性能,无毒、无刺激性 无致敏性 无致突变性和致癌性,四、陶瓷制品的制备方法,1传统烧结法 坯料制备、成型与烧结,烧结：在高温下，陶瓷生坯固体颗粒表面熔化，相互熔结，气孔逐步排除或减少，陶瓷致密度增加,67,2.玻璃晶化法,通过玻璃析晶制成,68,第四节 高分子材料基本知识一、高分子的基本概念,分子量在10000以上的称作高分子化合物（聚合物），1500以下为低分子化合物，介于其中的叫低聚物。,69,二、高分子材料的分类,1.橡胶(rubber)室温下弹性模量小(0.11.0MPa)，弹性高2.纤维(fibre)弹性模量大，约110GPa 3.塑料(plastic)弹性模量介于橡胶和纤维之间，约10100 MPa 4.,70,热塑性塑料:受热时能塑化和软化，冷却时则凝固成型，温度改变时可以反复变形。聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等都属于这一类。热固性塑料:受热时塑化和软化，发生化学变化并固化定型，冷却后如再次受热时不再发生塑性变形。,71,三、聚合反应(一)加聚反应,72,1.自由基聚合反应 自由基：化合物分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团，化学反应活性很高。（1）引发剂:,73,（2）自由基聚合反应历程,链引发(initiation):,链增长（propagation）,74,链终止(termination):,75,2.阳离子聚合,3.阴离子聚合,-氰基丙烯酸酯,76,（二）缩聚反应,77,四、高分子的分子结构,78,五、高分子的聚集态结构,大分子链间排列和堆砌方式可分为晶态和无定形态,79,谢 谢,80,