新型抗菌氧化锆陶瓷材料的制备及性能研究

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本文在综述纳米氧化锆陶瓷材料文献基础上,针对世界新型冠状病毒疫情蔓延的局面和对防疫、口腔健康材料的需求,成功开发了一种防疫抗菌新型纳米功能剂。将纳米功能剂与3mol%钇稳定的氧化锆复合制备新型抗菌氧化锆陶瓷材料,通过对新型陶瓷的形貌、物相结构、力学性能、抗菌性能、抗老化性能、体积密度、透光率、颜色进行测试及分析,获得了最佳功能剂含量以及最佳烧结温度,为新型抗菌氧化锆陶瓷的应用和推广提供理论基础与实验依据。纳米功能剂以ZnO为主要成分,具有纤锌矿氧化锌结构,微观形态成片状,无生物毒性,在多种抗菌、抗病毒制品中得到应用。纳米功能剂的添加量低于0.5%时,无抗菌性。添加量在0.5%及以上时,新型氧化锆陶瓷表现出优异的抗菌性。1550℃烧结条件下,纳米功能剂的最佳添加量为0.5%,此时抗菌率达到99.96%,三点弯曲强度为539.4 MPa,体积密度为6.035 g/cm~3,维氏硬度为1258.67 kgf/mm~2,透光率为32.38%,色差△E*ab为12.019,无单斜相产生。烧结温度为1550℃时,新型氧化锆陶瓷的晶粒尺寸最大,体积密度最大,弯曲强度最低,维氏硬度最低,透光率最高,色差最小。降低烧结温度可以提升新型氧化锆陶瓷的力学性能,但会降低美学性能和物理性能。综合考量各项性能指标,得到该新型氧化锆陶瓷的最佳烧结温度是1520℃。新型抗菌氧化锆陶瓷的最佳功能剂含量是0.5%,最佳烧结温度是1520℃,抗菌率数值为99.96%,弯曲强度大于500 MPa,加速老化后单斜相含量为0%,满足ISO 6872:2008《牙科学陶瓷材料》中Ⅱ型牙科陶瓷材料标准,可制备包含磨牙的三单位修复体的基底陶瓷,应用于牙科修复材料领域。
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