ઝિર્કોનિયમ ઓક્સાઈડ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ એકસાથે મૂકવામાં આવે તો ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિના મળે છે (ઝેડટીએ), ઘણી એપ્લિકેશનોમાં અસાધારણ સામગ્રી. યાંત્રિક ગુણધર્મો, તાકાત, અસ્થિભંગની કઠિનતા, સ્થિતિસ્થાપકતા, આ સંયુક્ત સિરામિક સામગ્રીમાં કઠિનતા અને વસ્ત્રો પ્રતિકારની ખૂબ પ્રશંસા કરવામાં આવે છે જે AZ કમ્પોઝિટના વર્ગ સાથે સંબંધિત છે.. ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ માટે ZTA એ પસંદગીની પસંદગી બની છે, થર્મલ પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકાર.
રચના અને માળખું ડીકોડિંગ
અન્ય વસ્તુઓ વચ્ચે, ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિના એ એલ્યુમિના મેટ્રિક્સની અંદર સમાનરૂપે વિખરાયેલા ઝિર્કોનિયા અનાજનો સમાવેશ કરે છે. સામાન્ય રીતે, આ સમાવેશ થાય છે 10-20% એલ્યુમિનામાં ZrO2 નું વોલ્યુમ. તેમના પ્રમાણ પર આધાર રાખીને, ઘટકોના મિશ્રણ ચોક્કસ એપ્લિકેશનના આધારે ચોક્કસ લક્ષણો સાથે સિરામિક્સમાં ફાળો આપે છે.
બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ: એલ્યુમિના અને ઝિર્કોનિયા
ઝેડટીએ બનાવવા માટે મિશ્રિત મુખ્ય ઘટકો એલ્યુમિના અને ઝિર્કોનિયા છે. તદુપરાંત, ઓર્થોપેડિક ઇમ્પ્લાન્ટ્સ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ તરીકે ઓળખાતી આ સિરામિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે (Al2O3) ઇતિહાસમાં તેની સારી જૈવ સુસંગતતા તેમજ તેની મહાન યાંત્રિક શક્તિ અને અસ્થિભંગ પ્રતિકારને કારણે.
ઝિર્કોનિયાની અન્ય ઉત્કૃષ્ટ મિલકત તેના કાટનો ઓછો દર તેમજ સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ છે.. તેનું યંગ મોડ્યુલસ સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ એલોય સાથેની તીવ્રતાના સમાન ક્રમમાં છે.
તે કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે
ZTA ઉત્પન્ન કરવાનો અર્થ છે ટેટ્રાગોનલ-ફેઝ ઝિર્કોનિયા અનાજ બનાવવું જે એલ્યુમિના મેટ્રિક્સમાં સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે.. ક્રેક ટિપ સ્ટ્રેસ એકાગ્રતા ટેટ્રાગોનલ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરને મોનોક્લિનિકમાં બદલી શકે છે જેનાથી ઝિર્કોનિયાના વોલ્યુમમાં સંકળાયેલ વધારો થાય છે.. આવા જથ્થાનું વિસ્તરણ અસરકારક રીતે તિરાડના વિકાસને ઉલટાવી દે છે અથવા અટકાવે છે જે વધુ કઠોરતા અને શક્તિ તરફ દોરી જાય છે.
ZrO2-Al2O3 સિરામિક્સની યાંત્રિક ગુણધર્મો
સમાન ઘનતા મૂલ્યો સાથે પરંપરાગત એલ્યુમિના કરતાં શ્રેષ્ઠ કઠિનતા સહિત ZTA દ્વારા પ્રદર્શિત યાંત્રિક ગુણધર્મોની વિશાળ શ્રેણી છે, પરંપરાગત એલ્યુમિના કરતાં ઊંચી ફ્લેક્સરલ તાકાત અને રેખીય થર્મલ વિસ્તરણના પરંપરાગત ઝિર્કોનિઆસ ગુણાંક કરતાં ઓછી (CLTE).
ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિના ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ ધરાવે છે અને તે થર્મલી પ્રતિરોધક છે તેથી તે કાટ લાગતી નથી. નીચે ZTA ની કેટલીક મિલકતો છે:
મિલકત મૂલ્ય
કેમિકલ ફોર્મ્યુલા Zr-Al2O3
ઘનતા 4.1-4.38 g/cm^3
કઠિનતા 1750-2100 બટન
સ્થિતિસ્થાપકતા 45-49 x 10^6 psi
ફ્લેક્સર સ્ટ્રેન્થ 100-145 ksi
પોઈસનનો ગુણોત્તર 0.26
અસ્થિભંગ કઠિનતા 5-7 MPa m^1/2
થર્મલ વિસ્તરણના ગુણાંક 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
થર્મલ વાહકતા 20.0-21.0 W/mK
આઘાત પ્રતિકાર 325 °C
મહત્તમ કાર્યકારી તાપમાન 1650 °C
ZrO2-Al2O3 સિરામિક્સની એપ્લિકેશન
ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિનાનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે જેમ કે જેને ઉચ્ચ શક્તિ અને વસ્ત્રો પ્રતિકારની જરૂર હોય છે. આમાં વાલ્વ સીલનો સમાવેશ થાય છે, સ્લીવ્ઝ, પંપ પિસ્ટન, નોઝલ અને અન્ય ઔદ્યોગિક ભાગો છંટકાવ.
ZTA ની જૈવ સુસંગતતા
વિવિધ અભ્યાસોમાં, ZTA એ ઇમ્પ્લાન્ટેશન પર કોઈ પ્રતિકૂળ ટીશ્યુ પ્રતિક્રિયા પેદા કરતું ન હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે આથી તે ઓર્થોપેડિક લોડ-બેરિંગ ઘટકો માટે સારો ઉમેદવાર બને છે.. વધુમાં, કઠિનતા, ઝિર્કોનિયા-એલ્યુમિના સિરામિક્સ દ્વારા પ્રદર્શિત કઠિનતા અને શક્તિ તેમને ઓર્થોપેડિક લોડ-બેરિંગ ઘટકો માટે યોગ્ય બનાવે છે.
હિપ આર્થ્રોપ્લાસ્ટીમાં ZTA
એલ્યુમિના જેવા સિરામિક્સ પર નોંધપાત્ર ચર્ચા કરવામાં આવી છે, zirconia અને zirconia toughened એલ્યુમિના (ઝેડટીએ) હિપ આર્થ્રોપ્લાસ્ટીમાં યોગ્ય સામગ્રી તરીકે . ZTA ના આ ફાયદાઓ યટ્રિયા-સ્ટેબિલાઈઝ્ડ ઝિર્કોનિયા સાથે સંકળાયેલા ગેરફાયદાને સમાવિષ્ટ કર્યા વિના પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યા હતા જે ઉચ્ચ યાંત્રિક ગુણધર્મો અથવા એલ્યુમિના ઉચ્ચ જડતા સાથે દર્શાવે છે..
ઘૂંટણની આર્થ્રોપ્લાસ્ટીમાં ZTA
મોટે ભાગે, કુલ ઘૂંટણની આર્થ્રોપ્લાસ્ટી માટે સિરામિક ઇમ્પ્લાન્ટ ડિઝાઇન (TKA) આધુનિક ટાઇટેનિયમ અથવા કોબાલ્ટ-ક્રોમિયમ એલોય ઘટકો વસ્ત્રોના કણો છોડે ત્યારે દર્દીઓમાં થતી એલર્જીક પ્રતિક્રિયાઓના મુદ્દાને નિયંત્રિત કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યા છે.. ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિના (ઝેડટીએ) મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ આવી એપ્લિકેશનો માટે અદ્યતન બાયોમટીરિયલ છે.
ઝેડટીએ: આશાસ્પદ ભવિષ્ય
આમાં ZTA ના લક્ષણો અને તેના સંભવિત ઉપયોગોને સુધારવાની રીતો પર સતત સંશોધન તેમજ વિકાસનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય બેચ-પ્રોસેસ્ડ ઝિર્કોનિયા ટફન એલ્યુમિનાને યાંત્રિક ગુણધર્મો સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે જેમાં વાણિજ્યિક રીતે ઉપલબ્ધ Biolox® ડેલ્ટા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી ફ્લેક્સરલ તાકાત છે.. અન્ય, જેમ કે તાજેતરમાં હિપ આર્થ્રોપ્લાસ્ટીમાં રજૂ કરાયેલ સિલિકોન નાઈટ્રાઈડ સિરામિક્સ કોમ્પોઝીટ્સ પણ એલ્યુમિના કરતાં વધુ શક્તિ દર્શાવે છે. ZTA માટે ઘણી એપ્લિકેશનો અને શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મો સાથે ભવિષ્ય ઉજ્જવળ છે.. તેથી, વિકસતી ટેકનોલોજી સાથે, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે ZTA વિવિધ મોરચે ખાસ કરીને બાયોમેડિસિન પર નવી વિભાવનાઓનો આધાર બનશે.