Материаловедение. Технология материалов (презентация). Semeymedicaluniversity ssmuofficial
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
www.ssmu.kz @ssmukz semeymedicaluniversity SSMUofficial ssmukz SemeyStateMedicalUni Материалтану. Материалдар технологиясы Материаловедение — наука о связях между составом, строением и свойствами материалов и закономерностях их изменений при внешних физико-химических воздействиях. Все материалы по химической основе делятся на две основные группы — металлические и неметаллические. К металлическим относятся металлы и их сплавы. Металлы составляют более 2/3 всех известных химических элементов. В свою очередь, металлические материалы делятся на черные и цветные. К черным относятся железо и сплавы на его основе — стали и чугуны. Все остальные металлы относятся к цветным. Чистые металлы обладают низкими механическими свойствами по сравнению со сплавами, и поэтому их применение ограничивается теми случаями, когда необходимо использовать их специальные свойства (например, магнитные или электрические). Качеством материала называется совокупность его свойств, удовлетворяющих определенные потребности в соответствии с назначением. Уровень качества определяется соответствующими показателями, представляющими собой количественную характеристику одного или нескольких свойств материалов, которые определяют их качество применительно к конкретным условиям изготовления и использования. Качество материала определяется главным образом его свойствами, химическим составом и структурой. Причем свойства материала зависят от структуры, которая, в свою очередь, зависит от химического состава. Поэтому при оценке качества могут определяться свойства, состав и оцениваться структура материала. Стоматологическое материаловедение - это наука, изучающая во взаимосвязи состав, строение, свойства, технологию производства и применения материалов для стоматологии, а также закономерности изменения свойств материалов под влиянием физических, механических и химических факторов. В настоящее время практикующие стоматологи понимают, что без глубокого знания свойств стоматологических материалов невозможно достигнуть функциональной полноценности, эстетичности и долговечности восстановления зубов. Намечая план оказания стоматологической помощи, врач всегда стоит перед выбором наиболее подходящего материала. Осуществить его правильный выбор, пользуясь только своим опытом и интуицией, очень не просто, так как конец ХХ века и начало нынешнего ознаменовались бурным развитием стоматологических материалов, поэтому стоматолог должен уметь оценить возможности новых разработок и новых методов применения материалов в клинике, что требует глубокого понимания взаимосвязи их химических основ и свойств. Знание основ материаловедения, различий свойств материалов в зависимости от химической природы, технологии применения позволит использовать в стоматологической практике научно-обоснованные критерии выбора нужного материала. Стоматологические материалы условно подразделяют на основные, вспомогательные и клинические. Основные материалы - те, из которых изготавливают зубные протезы, аппараты, пломбы. Синонимом является термин «конструкционные» материалы. К основным материалам следует отнести: 1) металлы и их сплавы; 2) керамику (стоматологический фарфор и ситаллы); 3) полимеры (базисные, облицовочные, эластичные, быстротвердеющие пластмассы); 4) композиционные материалы; 5) пломбировочные материалы. Вспомогательными называют материалы, используемые на различных стадиях протезирования и при разной технологии протезов: 1) оттискные; 2) моделировочные; 3) формовочные; 4) абразивные; 5) полировочные; 6) изоляционные; 7) легкоплавкие сплавы; 8) припои; 9) флюсы; 10) отбелы. Клиническими называются материалы, используемые врачами на клиническом стоматологическом приеме. Ими являются: 1) оттискные материалы; 2) пломбировочные материалы; 3) воски и восковые композиции. Каждый класс материалов, несмотря на фамильное сходство входящих в него многочисленных типов, характеризуется довольно широким спектром свойств. Например, входящие во второй класс металлы и сплавы обладают различными показателями прочности, температуры плавления, цветом, но для всех металлов характерна ковкость, электро- и термопроводимость, типичный металлический блеск. Металлы имеют высокую прочность и жесткость (высокий модуль упругости). Поэтому в восстановительной стоматологии их применяют при необходимости протеза выдерживать значительные механические нагрузки, в то же время металлы быстро проводят тепло, не эстетичны, что ограничивает их применение. Керамика и полимеры – термоизоляторы, обладают светлым цветом и полупрозрачностью, следовательно, их можно применять для защиты зуба от смены температур полости рта и для создания эстетических пломб и протезов, воспроизводящих естественный вид натуральных зубов. В стоматологии нередко используется комбинация материалов различной химической природы, так как ни один из материалов нельзя признать идеальным. Многообразие стоматологических материалов заключается не только в различии их по химической природе, но также в особенностях их применения в стоматологии или в их назначении. Методы физического анализа: рентгенологический, рентгеноструктурный, магнитная и ультразвуковая дефектоскопии и дилатометрический. Рентгенологический анализ дает возможность установить виды, типы и размеры кристаллических решеток металлов и сплавов. Рентгеноструктурный анализ дает возможность установить даже микроскопические дефекты внутри материала. Магнитная дефектоскопия позволяет выявить дефекты в поверхностном слое (до 2 мм) металлических материалов. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет осуществлять эффективный контроль качества на большой глубине. Дилатометрический метод основан на определении изменений объема, происходящих в материале при фазовых превращениях, применяется для определения кристаллических точек в твердых образцах. Коэффициент теплопроводности измеряется по количеству тепла в калориях в секунду, которое проходит через образец материала толщиной в 1 см и площадью 1 см3, когда разница температуры на концах образца составляет 10С. Чем выше этот показатель, тем более способно вещество пропускать через себя тепловую энергию, и наоборот. Важным физическим свойством материалов является коэффициент (термического) линейного расширения (КТЛР). КТЛР показывает изменение относительной длины образца данного материала, когда его температура возрастет или упадет на 10С. В таблице 2 приведены коэффициенты термического расширения некоторых веществ, представляющих интерес для стоматологии. К химическим относятся те свойства, которые проявляются при химическом взаимодействии материала с окружающей средой полости рта. Металлы и другие материалы в процессе отработки подвергаются действию кислот и растворов. Материалы, находящиеся в полости рта подвержены действию слюны, пищи, имеющих различную – кислую или щелочную среду. Одним из требований, предъявляемым к конструктивным материалам, является их химическая инертность. Ряд металлов и сплавов не могут быть использованы для изготовления зубных конструкций из-за коррозионной неустойчивости, приводящий к разрушению металла. К химическим свойствам относят также окисляемость и растворимость. Для определения коррозионной стойкости в различных условиях используют метод испытаний в жидкости с полным погружением, в парах, в кипящем солевом растворе, в атмосфере, в лабораторных условиях. Под биологическими свойствами материалов понимают возможное воздействие их на биологическую среду, в которой они находятся. Все конструкционные и вспомогательные материалы не должны оказывать отрицательное влияние на ткани и жидкости, с которыми они контактируют, изменять микрофлору полости рта, нарушать митотический процесс, влиять на рН, нарушать кровообращение, чувствительность, тем более не вызывать воспаления и т.д. К требованиям, предъявляемым к стоматологическим материалам, относят: •токсикологические - отсутствие раздражающего, бластомо- генного (т. е. способствующего образованию опухоли), токсико-аллер- гического действия; •гигиенические - материалы не должны ухудшать гигиену полости рта; •физико-механические - высокая прочность, износоустойчивость, линейно-объемное постоянство; •химические - постоянство химического состава, антикоррозийные свойства; •эстетические - возможность полной имитации тканей полости рта и лица, эффект естественности; •технологические - простота и легкость обработки, приготовления, придания нужной формы и объема. В связи с этим у материалов выделяют физико-механические, химические и технологические свойства. Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относят прочность, твердость, вязкость, упругость, пластичность, хрупкость. Механические свойства материалов подчиняются законам механики и изучаются в разделе физики, который отражает закономерности влияния энергии и силы на физическое тело. Жевательные и другие функциональные нагрузки – это силы, которые действуют на стоматологические материалы в условиях полости рта. В зависимости от функции различных групп зубов жевательная нагрузка колеблется от 50 до 30-500 Н (Ньютон), наибольшая приходится на жевательные зубы. Механические свойства определяют как поведет себя материал под действием этих сил. Механические свойства твердых тел – прочность на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, удар, твердость – характеризуют сопротивление материалов воздействию различных нагрузок и в значительной мере определяют область их применения при восстановлении зубов. Под действием нагрузки в твердом теле происходят изменения (деформации) или оно разрушается. Различают упругие (эластичные) или обратимые деформации (после снятия нагрузки к твердому телу возвращается первоначальная форма) и остаточные (пластичные) или необратимые (после прекращения действия нагрузки формы и размеры тела изменяются). Материалы по различным свойствам разделяют на: изотропные (свойства материалов одинаковы в любых направлениях, например, металлы, каучук); анизотропные (свойства в различных направлениях не одинаковые, например, дерево, волокна, слоистые пластики). Наиболее распространенными понятиями и определениями свойств материалов являются следующие. Прочность - это способность материала без разрушения сопротивляться действию внешних сил, вызывающих деформацию. Разрушение керамического материала происходит в результате одновременного воздействия на него напряжений, которые возникают под действием приложенной нагрузки, а также остаточных и локальных микронапряжений, которые обусловлены анизотропией свойств. Мерой прочности является предел прочности - максимальное напряжение, вызывающее разрушение материала под действием статической нагрузки. В зависимости от вида нагрузки различают предел прочности при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, ударе. Измеряют прочность в мегапаскалях (МПа). • Предел прочности – это степень деформации материала до наступления разрыва, определяется процентом вытяжения или сжатия материала под воздействием сил вытяжения или компрессии. • Теоретическая прочность материала исходит из его строения, межмолекулярных связей, может предсказать его прочность, но его реальная прочность в 10-100 раз ниже. Реальные изделия не имеют идеальных гладких поверхностей. Пломбы, искусственные коронки, мостовидные протезы имеют неправильную геометрическую форму с изгибами, углами, надрезами, в которых будут концентрироваться напряжения под действием жевательных нагрузок, их называют концентраторами напряжения. Если концентраторы действуют в хрупком материале, таком как керамика, в нем образуется трещина, которая мгновенно распространяется по материалу и приводит к разрушению, внезапно, без видимых деформаций. Металлы способны течь и удлиняться до 120% от их первоначальной длины, прежде чем разрушиться. Полимеры в основном не прочны и очень эластичны по сравнению с металлами и керамикой, что объясняется особенностями молекулярного строения: сильные связи внутри полимерных цепей и слабые – между цепями. Упругость, или эластичность, - это способность материала восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших изменение его формы (деформацию). Количественной мерой упругости является модуль упругости, МПа. Пластичность - это свойство материала деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения их действия (т. е. пластичность - это свойство, обратное упругости). Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил. Деформация может быть упругой и пластической (остаточной). Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки. Она не вызывает изменений структуры, объема и свойств материала. Пластическая деформация не устраняется после снятия нагрузки и изменяет структуру, объем и в некоторых случаях свойства материала. Твердость - это сопротивление разрушению поверхностного слоя. Твердость является разновидностью прочности и определяет прочность поверхностного слоя при вдавливании, измеряется гак же в МПа. Вязкость (внутреннее трение) - это способность газов и жидкостей оказывать сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение. Единицы измерения вязкости - Па-с. Ударная вязкость - эго работа, израсходованная на ударный излом образца. Текучесть - это способность материала заполнять форму. |