高分子樹脂復合材料廣泛應用于齲齒修復。在口腔環境中,他們面臨著一個侵略性的環境。從機械上講,咀嚼對修復產生復雜的負荷。其他現象如磨牙會導致復合材料的嚴重磨損。從化學上講,唾液形成一種能夠破壞復合材料的水介質。作為極性分子,牙科聚合物很可能吸收水。此外,離子的存在可以加速聚合物分子的水解。食物殘留物也有助于恢復的退化。最后但并非最不重要的是,牙齒可能會因為冷熱食物而面臨突然的溫度變化。由于牙齒、樹脂和填充物之間的熱膨脹系數不同,熱變化會在修復過程中引起應力。因此,研究樹脂復合材料隨時間的穩定性是很重要的。
有幾種策略可以模擬口腔環境的影響。其中之一是關注在體外水環境中的熱變化。樣品被交替地放入“熱”和“冷”液體中。這個過程被稱為熱循環;它不考慮機械疲勞或磨損現象。水是常用的,但有些實驗是用酒精或人造唾液做的,也就是在水里加入特定的離子。
來自國立巴黎高等礦業學校的YoanBoussès等人為了驗證Turcsányi模型能夠反映基體和界面老化的演變過程,制備了由相同的基質和填料組成的樣品,分成8個不同填充比的批次,用相同的方法進行固化,然后比較四個不同熱循環方案的批次結果,采用掃描電鏡和光譜共焦位移傳感器完成樣品表面分析,并對不同的復合材料批次進行了屈服應力測量。
完成彎曲試驗后,作者用光譜共焦位移傳感器搭配精密位移平臺組裝成的輪廓儀測量了斷裂表面積的粗糙度。樣品預先鍍上金屬。然后,幾微米大小的白光點掃過表面,并分析了反射光的強度。由于每個波長有不同的焦距,反射最強烈的波長給出了光斑和表面之間距離的信息。距離信息與反射光強信息結合就能夠繪制出表面的形貌。測量系統的橫向分辨率為1 um,縱向分辨率30 nm。采用Gwyddion軟件完成粗糙度分析。
圖1. Gwyddion軟件中顯示的從3個DMG70樣品測得的輪廓儀數據,在0 (a)、5000(b)和10000 (c)周期中進行熱循環。黑色點對應信號損失。圖c上的正方形顯示了計算粗糙度的區域,以避免來自樣本邊緣的任何偏差。
圖1中對應的是DMG70樣品分別在三種熱循環周期下測得的表面輪廓數據,對應的三個粗糙度數據分別為Ra 8.055um, Ra 7.05um, Ra 6.947um。
論文標題:
A numerical, theoretical and experimental studyof the effect of thermocycling on the matrix-filler interface of dentalrestorative materials