Німецькі хіміки розробили склокерамічні матеріали із нанокристалами
Німецьким ученим вдалося розробити новий клас склокерамічних матеріалів із нанокристалічною структурою. Як стверджують дослідники, матеріал підходить для застосування в стоматології завдяки хорошим оптичним характеристикам та високій міцності.
Найбільш міцним матеріалом в організмі людини є зубна емаль. Коли ми жуємо шницель або кусаємо яблуко, на поверхню зубів чиниться сильний тиск. За словами професора Крістіана Рассела (Christian Rüssel) з Університету імені Фрідріха Шіллера в Єні, пломби, стоматологічні мости та зубні протези повинні витримувати таку ж силову дію, як і природні зуби. Керамічні матеріали, які широко застосовуються для виготовлення зубних протезів, багато в чому поступаються новою розробкою. Склокераміку на основі оксидів магнію, алюмінію та кремнію відрізняє вкрай висока міцність. «Вона в п'ять разів вища за міцність керамічних матеріалів, що використовуються в стоматології сьогодні», - пояснює професор Рассел.
Німецькі хіміки працювали над створенням кераміки високої густини досить тривалий час, спочатку не плануючи її застосування в галузі стоматології. Вчені припускали використовувати отриманий матеріал розробки нових жорстких комп'ютерних дисків. Проте, дослідники переконані, що оптичні характеристики нового продукту дозволять використовувати його й у стоматологічних цілях. Передбачається, що матеріал для виготовлення протезів не відрізнятиметься за оптичними властивостями від природних зубів. Під час створення кераміки стоматологічного призначення враховувався той факт, що зубна емаль частково прозора.
Для отримання склокерамічного матеріалу, що володіє всіма необхідними властивостями, потрібно було працювати відповідно до строго визначеноготемпературний режим. На першому етапі вихідну сировину піддавали плавленню при температурі близько 1500°C, потім змішували, охолоджували розплав і розколювали застиглу масу на маленькі шматочки. Отриманий матеріал знову плавили та охолоджували. На завершальній стадії контрольованого нагрівання до 1000°C утворювалися нанокристали. Варто відзначити, що остання процедура кристалізації є найважливішою для досягнення високого рівня міцності готового продукту. Професор Рассел зазначає, що з технічної точки зору процес отримання нанокристалічного склокерамічного матеріалу нагадував еквілібристику, оскільки матеріал із надто високим ступенем кристалічності розсіює світло, каламутніє і нагадує на вигляд штукатурку. Секрет нової розробки полягає у консистенції нанокристалів, розміри яких у середньому становлять 100 нанометрів. «Нанокристали занадто малі, щоб сильно розсіювати світло, тому керамічний матеріал виглядає напівпрозорим, як і природний зуб», - зазначає професор Рассел.