Цирконий кычкылы менен алюминий оксиди биргелешип, Циркония Катуу глиноземди берет (ZTA), көптөгөн колдонмолордо өзгөчө материал. Механикалык касиеттери, күч, сынуу катуулугу, ийкемдүүлүк, катуулугу жана эскирүү туруктуулугу AZ композиттеринин классына кирген бул композиттик керамикалык материалда жогору бааланат.. ZTA жогорку механикалык күч үчүн артыкчылыктуу тандоо болуп калды, жылуулук каршылык жана коррозияга каршылык.
Курамды жана структураны декоддоо
Башка нерселердин арасында, Циркония Катуу глиноземи алюминий оксиди матрицасында бирдей дисперстелген циркониянын дандарынан турат. Адатта, бул камтыйт 10-20% глиноземдеги ZrO2 көлөмү. Алардын пропорцияларына жараша, Курамдык аралашмалар белгилүү бир колдонууга жараша спецификалык өзгөчөлүктөргө ээ керамикага салым кошот.
Building Blocks: Глинозем жана циркония
ZTA түзүү үчүн аралашкан негизги компоненттери глинозем жана цирконий болуп саналат. Мындан тышкары, Ортопедиялык имплантаттар алюминий оксиди деп аталган бул керамикалык материалды колдонушат (Al2O3) тарыхта анын жакшы биологиялык шайкештиги, ошондой эле чоң механикалык күч жана сынууга туруктуулугу менен байланыштуу.
Циркониянын дагы бир көрүнүктүү касиети - анын коррозиясынын төмөн деңгээли, ошондой эле жакшы химиялык туруктуулугу жана жогорку механикалык күчү.. Анын Янгдын модулу дат баспас болоттон жасалган эритмелер менен бирдей тартипте.
Кантип жасалган
ZTA өндүрүү үчүн глинозем матрицасында бирдей бөлүштүрүлгөн тетрагоналдык фазалуу циркония дандарын түзүү дегенди билдирет.. Стресстин концентрациясы тетрагоналдык кристалл түзүмүн моноклиникалык түзүмгө айландырышы мүмкүн, муну менен циркониянын көлөмүнүн көбөйүшүнө алып келет.. Мындай көлөмдүн кеңейиши жаракалардын өсүшүн эффективдүү түрдө тескери кылат же токтотот, ал эми катуураак жана күчтүү болот.
ZrO2-Al2O3 керамикасынын механикалык касиеттери
ZTA тарабынан көрсөтүлгөн механикалык касиеттердин кеңири спектри бар, анын ичинде тыгыздыктын окшош баалуулуктары менен кадимки глиноземдерге караганда жогорку катуулук., кадимки алюминий оксидинен жогору ийилүүчү күч жана сызыктуу жылуулук кеңейүүлөрдүн кадимки цирконий коэффициентинен төмөн (CLTE).
Циркония Катуу глинозем жогорку механикалык күчкө ээ жана жылуулукка туруктуу, ошондуктан ал дат баспайт. Төмөндө ZTAнын кээ бир касиеттери бар:
Property Value
Химиялык формула Zr-Al2O3
тыгыздыгы 4.1-4.38 г/см^3
Катуулугу 1750-2100 баскыч
Ийкемдүүлүк 45-49 x 10^6 psi
Flexure Strength 100-145 ksi
Пуассон катышы 0.26
Сыныктыруу катуулугу 5-7 МПа м^1/2
Термикалык кеңейүү коэффициенти 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Жылуулук өткөргүчтүк 20.0-21.0 Вт/мК
Сокку каршылык 325 °C
Максималдуу иштөө температурасы 1650 °C
ZrO2-Al2O3 керамикасынын колдонулушу
Циркония катаал алюминий оксиди ар кандай колдонмолордо колдонулат, мисалы, жогорку күч жана эскирүү туруктуулугун талап кылгандар. Аларга клапан мөөрлөрү кирет, жеңдер, насос поршеньдери, чачуучу саптамаларды жана башка енер жай тетиктерин.
ZTA биологиялык шайкештиги
Ар кандай изилдөөлөрдө, ZTA имплантациядан кийин эч кандай терс ткандардын реакциясын жаратпагандыгы билдирилди, ошондуктан аны ортопедиялык жүк көтөрүүчү компоненттер үчүн жакшы талапкер кылат.. Кошумча, катуулугу, цирконий-глиноземикалык керамика көрсөткөн бекемдик жана күч аларды ортопедиялык жүк көтөрүүчү компоненттерге ылайыктуу кылат..
Жамбаш артропластикасындагы ZTA
Глинозем сыяктуу керамика боюнча бир топ талкуулар болду, циркония жана циркония катууланган алюминий оксиди (ZTA) жамбаш артропластика ылайыктуу материалдар катары . ZTAнын бул артыкчылыктары жогорку механикалык касиеттерин же жогорку инерттүүлүгү менен глиноземди көрсөткөн иттрий-стабилдештирилген циркония менен байланышкан кемчиликтерди кошпостон жетишилген..
Тизе артропластикасындагы ZTA
Көбүнчө, жалпы тизе артропластика үчүн керамикалык имплант дизайн (TKA) заманбап титан же кобальт-хром эритмесинин компоненттери эскирүүчү бөлүкчөлөрдү бөлүп чыгарганда пациенттерде пайда болушу мүмкүн болгон аллергиялык реакциялар маселесин чечүү үчүн иштелип чыккан.. Циркония катууланган алюминий оксиди (ZTA) Matrix Composite мындай колдонмолор үчүн алдыңкы биоматериал болуп саналат.
ZTA: Перспективдүү келечек
Бул үзгүлтүксүз изилдөөлөрдү, ошондой эле ZTAнын атрибуттарын жана анын потенциалдуу колдонулушун жакшыртуу жолдорун иштеп чыгууну камтыйт. Дагы бир партияда иштетилген Циркония Күчтүү Глиноземи коммерциялык Biolox® Deltaдан бир кыйла аз ийилүүчү күчү жагынан механикалык касиеттери менен иштелип чыккан.. Башка, мисалы, кремний нитриди керамикалык композиттер жакында эле жамбаш артропластикасына киргизилген глиноземге караганда жогорку күчкө ээ.. Ошондуктан, өнүгүп жаткан технология менен, ZTA ар кандай фронттордо, өзгөчө биомедицина боюнча жаңы концепциялардын негизи болот деп күтүлүүдө.