Физико-механические свойства стоматологических материалов

Физико-механические свойства стоматологических материалов
Мы хотели бы представить краткий обзор различных физико-механических свойств
стоматологических материалов, с помощью каких методик проводят их измерение.
Обычно измерения производят не непосредственно на коронке, мостовидном протезе или
прямой реставрации. Для получения сопоставимых результатов ученые изготавливают
специальные образцы из соответствующих стоматологических материалов.
Обычно к материалам прикладывают различные СИЛЫ, называемые НАГРУЗКОЙ. Таким
образом, внешние силы вызывают СТРЕСС внутри материала, что в конце концов
приводит к разрушению материала. К образцу можно прикладывать силы различными
способами: растяжение, сжатие и изгиб.
1. Прочность на растяжение (МПа)
Когда материал растягивают в разные стороны, возникает стресс растяжения, и в
результате материал разрывается. Предельное значение силы, при которой происходит
разрыв, называется пределом прочности на растяжение (прочность на разрыв).
Предел прочности на растяжение измеряют у таких материалов, как сплавы, композиты,
керамические материалы и пластики. Он измеряется в МПа, мегапаскалях, это сила,
приложенная к площади, т.е. кг/см2. Чем выше это значение, чем материал более устойчив
к усилиям на растяжение.
Во время испытания перед разрушением материал проходит стадию, которую мы
называем «стадия колокола» (см. рис. 2).
Это испытание помогает нам понять прочность нашего материала. Мы подвергаем таким
тестам цементы и адгезивы.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
2. Прочность на сжатие (МПа)
В следующем испытании мы просто сдавливаем образец материала. Таким образом мы
имитируем, например, жевательную нагрузку на коронку. Во время испытания материал
сдавливается, приобретает форму бочки (Рис.5). В результате нагрузки возникает стресс
растяжения в горизонтальных направлениях и в итоге материал разрушается.
Прочность на сжатие измеряется в МПа. Чем выше значение, тем лучше сопротивление
материала нагрузкам на сжатие и тем материал более стабильный.
Мы проводим такие испытания, например, для композитных материалов и цементов.
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
3. Модуль эластичности (ГПа) / Модуль Е / Модуль Юнга / Модуль
гибкости
Свойства твердости и упругости материалов измеряются в ГПа, гигапаскалях.
Модуль эластичности отражает сопротивление материала внешней нагрузке, в данном
случае на изгиб. С материалом не происходит необратимой деформации, после
устранения внешней нагрузки он возвращается в исходное состояние. То есть в данном
случае, в отличие от других испытаний, материал не разрушается.
Мы используем так называемый трех-точечный тест на изгиб.
Брусок материала устанавливаем на 2 опоры и прикладываем к нему
силу F (рис. 7 и 8).
Нагрузку увеличиваем только до того момента, когда материал
начинает изгибаться (см. рис. 9). Получаем наше значение. Чем
выше это значение, тем материал более жесткий.
Рис. 8
Рис. 9
Жесткость важна при выборе реставрационного материала, поскольку мы не хотим, чтобы
материал существенно отклонялся под воздействием нагрузки. Типичный пример, это
штифт. В данном случае мы хотим, чтобы его жесткость соответствовала жесткости
дентина.
Для эластичных оттискных материалов желательны, напротив, малые значения, поскольку
в этом случае оттиск будет легко извлекаться изо рта пациента.
4. Прочность на изгиб (МПа)
Для ее измерения мы также используем трех-точечный тест. В данном случае мы
прикладываем нагрузку, пока материал не разрушится (см. Рис. 11).
Прочность на изгиб – это способность материала быть устойчивым к переломам при
нагрузке. Она измеряется в МПа, мегапаскалях.
Рис. 10
Рис. 11
Данное испытание напоминает нагрузку на мост. Высокое значение прочности на изгиб
означает, что мост обладает высокой устойчивостью к перелому.
5. Предел усталости – циклические нагрузки
Сначала мы проводим испытание на прочность на изгиб для определения предельной
прочности нашего материала (МПа). Затем мы выбираем нагрузку ниже, чем
вышеуказанный предел прочности. В той же конфигурации трех-точечной нагрузки мы
последовательно циклически нагружаем материал. Затем определяем, сколько циклов
выдерживает наш материал до поломки.
Данный тест имитирует жевательные нагрузки на мост. Чем больше циклов выдерживает
материал, тем лучше.
Рис. 12
Рис. 13
Рис. 14
Рис. 15
6. Заключение
В буклетах и на Интернет-сайтах различных производителей, а также в различных
исследованиях встречаются различные значения физико-механических параметров.
Пожалуйста, проявляйте осторожность при сравнении этих значений. Часто такие данные
получают при различных условиях испытаний или проводят их по различным методикам.
В этом случае такие значения не могут быть сопоставимы.
Например, результаты испытаний на усталость зависят от выбранной величины нагрузки.
В самом деле, чем меньше нагрузка, тем больше циклов может выдержать материал до
момента разрушения.