ज़िरकोनियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड को एक साथ रखने पर ज़िरकोनिया कठोर एल्युमिना प्राप्त होता है (ZTA), कई अनुप्रयोगों में एक असाधारण सामग्री. यांत्रिक विशेषताएं, ताकत, अस्थिभंग बेरहमी, लोच, इस मिश्रित सिरेमिक सामग्री में कठोरता और पहनने के प्रतिरोध की अत्यधिक सराहना की जाती है जो AZ कंपोजिट के वर्ग से संबंधित है. उच्च यांत्रिक शक्ति के लिए ZTA पसंदीदा विकल्प बन गया है, थर्मल प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध.
संरचना और संरचना को डिकोड करना
अन्य बातों के अलावा, ज़िरकोनिया टफन्ड एल्यूमिना में एल्यूमिना मैट्रिक्स के भीतर समान रूप से बिखरे हुए ज़िरकोनिया कण होते हैं. सामान्यतः, यह भी शामिल है 10-20% एल्यूमिना में ZrO2 की मात्रा. उनके अनुपात पर निर्भर करता है, घटक मिश्रण किसी विशेष अनुप्रयोग के आधार पर विशिष्ट विशेषताओं के साथ सिरेमिक में योगदान करते हैं.
इमारत ब्लॉकों: एलुमिना और ज़िरकोनिया
ZTA बनाने के लिए मिश्रित किए जाने वाले मुख्य घटक एल्यूमिना और ज़िरकोनिया हैं. इसके अतिरिक्त, आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण एल्यूमिनियम ऑक्साइड नामक इस सिरेमिक सामग्री का उपयोग कर रहे हैं (Al2O3) इतिहास में इसकी अच्छी जैव-अनुकूलता के साथ-साथ इसकी महान यांत्रिक शक्ति और फ्रैक्चर प्रतिरोध के कारण.
ज़िरकोनिया की एक और उत्कृष्ट संपत्ति इसकी संक्षारण की कम दर के साथ-साथ अच्छी रासायनिक स्थिरता और उच्च यांत्रिक शक्ति है. इसका यंग मापांक स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुओं के साथ परिमाण के समान क्रम में है.
यह कैसे किया जाता है
ZTA का उत्पादन करने का अर्थ है एल्यूमिना मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित टेट्रागोनल-चरण ज़िरकोनिया अनाज बनाना. एक क्रैक टिप तनाव एकाग्रता एक टेट्रागोनल क्रिस्टल संरचना को एक मोनोक्लिनिक में बदल सकती है जिससे ज़िरकोनिया की मात्रा में संबंधित वृद्धि हो सकती है. इस तरह का आयतन विस्तार प्रभावी ढंग से दरार की वृद्धि को उलट देता है या रोक देता है जिससे अधिक कठोरता और मजबूती आती है.
ZrO2-Al2O3 सिरेमिक के यांत्रिक गुण
ZTA द्वारा प्रदर्शित यांत्रिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसमें समान घनत्व मूल्यों के साथ पारंपरिक एल्यूमिना की तुलना में बेहतर कठोरता शामिल है, पारंपरिक एल्युमिना की तुलना में अधिक लचीली ताकत और पारंपरिक ज़िरकोनिया की तुलना में रैखिक थर्मल विस्तार का कम गुणांक (सीएलटीई).
ज़िरकोनिया टफन्ड एल्युमिना में उच्च यांत्रिक शक्ति होती है और यह थर्मल प्रतिरोधी होता है इसलिए यह संक्षारण नहीं करता है. नीचे ZTA की कुछ संपत्तियाँ हैं:
संपत्ति मूल्य
रासायनिक सूत्र Zr-Al2O3
घनत्व 4.1-4.38 जी/सेमी^3
कठोरता 1750-2100 बटन
लोच 45-49 x 10^6 पीएसआई
लचीलेपन की ताकत 100-145 केएसआई
पिज़ोन अनुपात 0.26
अस्थिभंग बेरहमी 5-7 एमपीए एम^1/2
थर्मल विस्तार का गुणांक 8.0-8.1 x 10^-6 1/सी
ऊष्मीय चालकता 20.0-21.0 डब्ल्यू/एमके
आघात प्रतिरोध 325 डिग्री सेल्सियस
अधिकतम कार्य तापमान 1650 डिग्री सेल्सियस
ZrO2-Al2O3 सिरेमिक के अनुप्रयोग
ज़िरकोनिया टफन्ड एल्युमिना का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे कि जिनके लिए उच्च शक्ति और पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है. इनमें वाल्व सील शामिल हैं, आस्तीन, पंप पिस्टन, छिड़काव नोजल और अन्य औद्योगिक भागों.
ZTA की जैव अनुकूलता
विभिन्न अध्ययनों में, यह बताया गया है कि ZTA आरोपण पर कोई प्रतिकूल ऊतक प्रतिक्रिया उत्पन्न नहीं करता है, जिससे यह आर्थोपेडिक लोड-असर घटकों के लिए एक अच्छा उम्मीदवार बन जाता है।. इसके अलावा, कठोरता, ज़िरकोनिया-एल्यूमिना सिरेमिक द्वारा प्रदर्शित क्रूरता और ताकत उन्हें आर्थोपेडिक लोड-असर घटकों के लिए उपयुक्त बनाती है.
हिप आर्थ्रोप्लास्टी में ZTA
एल्यूमिना जैसे सिरेमिक पर काफी विचार-विमर्श हुआ है, ज़िरकोनिया और ज़िरकोनिया सख्त एल्यूमिना (ZTA) हिप आर्थ्रोप्लास्टी में उपयुक्त सामग्री के रूप में . ZTA के ये फायदे येट्रिया-स्थिर ज़िरकोनिया से जुड़े नुकसान को शामिल किए बिना हासिल किए गए, जो उच्च यांत्रिक गुणों या एल्यूमिना को अपनी उच्च जड़ता के साथ प्रदर्शित करता है।.
घुटने की आर्थ्रोप्लास्टी में ZTA
ज्यादातर, संपूर्ण घुटने की आर्थ्रोप्लास्टी के लिए सिरेमिक इम्प्लांट डिज़ाइन (टी के ए) आधुनिक टाइटेनियम या कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु घटकों द्वारा घिसे हुए कण छोड़ने पर रोगियों में होने वाली एलर्जी प्रतिक्रियाओं की समस्या से निपटने के लिए इसे विकसित किया गया है।. ज़िरकोनिया सख्त एल्युमिना (ZTA) मैट्रिक्स कंपोजिट ऐसे अनुप्रयोगों के लिए एक अत्याधुनिक बायोमटेरियल है.
ZTA: आशाजनक भविष्य
इसमें ZTA की विशेषताओं और इसके संभावित उपयोगों को बेहतर बनाने के तरीकों पर निरंतर अनुसंधान के साथ-साथ विकास भी शामिल है. एक अन्य बैच-संसाधित जिरकोनिया टफन्ड एल्युमिना को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बायोलॉक्स® डेल्टा की तुलना में काफी कम लचीली ताकत के संदर्भ में यांत्रिक गुणों के साथ डिजाइन किया गया है।. एक और, जैसे कि हाल ही में हिप आर्थ्रोप्लास्टी में पेश किए गए सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक कंपोजिट भी एल्यूमिना की तुलना में अधिक ताकत प्रदर्शित करते हैं। कई अनुप्रयोगों और बेहतर गुणों के साथ ZTA के लिए भविष्य उज्ज्वल है. इसलिए, विकसित होती प्रौद्योगिकी के साथ, यह उम्मीद की जाती है कि ZTA विभिन्न मोर्चों पर विशेष रूप से बायोमेडिसिन पर नई अवधारणाओं का आधार बनेगा.