L-ossidu taż-żirkonju u l-ossidu tal-aluminju flimkien jagħtu Alumina Mwebbsa taż-Żirkonju (ZTA), materjal eċċezzjonali f'ħafna applikazzjonijiet. Proprjetajiet mekkaniċi, saħħa, toughness tal-ksur, elastiċità, ebusija u reżistenza għall-ilbies huma apprezzati ħafna f'dan il-materjal taċ-ċeramika kompost li jappartjeni għall-klassi tal-komposti AZ. ZTA saret l-għażla preferuta għal saħħa mekkanika għolja, reżistenza termali u reżistenza għall-korrużjoni.
Id-dekodifikazzjoni tal-Kompożizzjoni u l-Istruttura
Fost affarijiet oħra, Zirconia Toughened Alumina tikkonsisti minn ħbub taż-żirkonja mxerrda b'mod uniformi f'matriċi ta 'alumina. Normalment, dan jinkludi 10-20% volum ta' ZrO2 fl-alumina. Skont il-proporzjonijiet tagħhom, taħlitiet kostitwenti jikkontribwixxu għaċ-ċeramika b'karatteristiċi speċifiċi li jiddependu fuq applikazzjoni partikolari.
Blokki tal-Bini: Alumina u Zirconia
Il-komponenti ewlenin li huma mħallta biex jiffurmaw ZTA huma alumina u zirconia. Barra minn hekk, impjanti ortopediċi ilhom jutilizzaw dan il-materjal taċ-ċeramika magħruf bħala Aluminum Oxide (Al2O3) fl-istorja minħabba l-bijokompatibilità tajba tagħha kif ukoll is-saħħa mekkanika kbira tagħha u r-reżistenza għall-ksur.
Proprjetà oħra pendenti taż-żirkonja hija r-rati baxxi ta 'korrużjoni tagħha kif ukoll stabbiltà kimika tajba u saħħa mekkanika għolja.. Il-modulu ta 'Young tiegħu huwa fl-istess ordni ta' kobor ma 'ligi ta' l-istainless steel.
Kif Huwa Magħmul
Li tipproduċi ZTA tfisser li toħloq ħbub taż-żirkonja ta 'fażi tetragonali mqassma b'mod uniformi f'matriċi ta' alumina. Konċentrazzjoni tal-istress tal-ponta tal-qasma tista' tbiddel struttura tal-kristall tetragonali f'waħda monoklinika u b'hekk twassal għal żieda assoċjata fil-volum taż-żirkonja. Tali espansjoni tal-volum effettivament ireġġa 'lura jew twaqqaf it-tkabbir ta' xquq li jwassal għal toughness u saħħa akbar.
Proprjetajiet Mekkaniċi taċ-Ċeramika ZrO2-Al2O3
Hemm firxa wiesgħa ta 'proprjetajiet mekkaniċi esibiti minn ZTA inkluż ebusija superjuri minn aluminas konvenzjonali b'valuri ta' densità simili., saħħa flexural ogħla minn aluminas konvenzjonali u inqas minn zirconias konvenzjonali koeffiċjent ta 'espansjonijiet termali lineari (CLTE).
Zirconia Toughened Alumina għandha saħħa mekkanika għolja u hija termikament reżistenti u għalhekk ma jissaddadx. Hawn taħt huma xi wħud mill-proprjetajiet ta 'ZTA:
Valur tal-Proprjetà
Formula Kimika Zr-Al2O3
Densità 4.1-4.38 g/ċm^3
Ebusija 1750-2100 Buttuna
Elastiċità 45-49 x 10^6 psi
Qawwa tal-Flessjoni 100-145 ksi
Proporzjon ta’ Poisson 0.26
Toughness tal-ksur 5-7 MPa m^1/2
Koeffiċjent ta 'Espansjoni Termali 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Konduttività Termali 20.0-21.0 W/mK
Reżistenza għax-xokk 325 °C
Temperatura massima tax-xogħol 1650 °C
Applikazzjonijiet taċ-ċeramika ZrO2-Al2O3
Zirconia Toughened Alumina tintuża f'diversi applikazzjonijiet bħal dawk li jeħtieġu saħħa għolja u reżistenza għall-ilbies. Dawn jinkludu siġilli tal-valvi, kmiem, pistuni tal-pompa, żennuni tal-bexx u partijiet industrijali oħra.
Bijokompatibilità ta 'ZTA
F'diversi studji, ZTA ġie rrappurtat li ma jipproduċi l-ebda reazzjoni avversa tat-tessut mal-impjantazzjoni u b'hekk jagħmilha kandidat tajjeb għal komponenti ortopediċi li jġorru tagħbija. Barra minn hekk, l-ebusija, toughness u saħħa esibiti miċ-ċeramika taż-żirkonja-alumina jagħmluhom tajbin għal komponenti ortopediċi li jġorru tagħbija.
ZTA fl-Artroplasty tal-ġenbejn
Kien hemm deliberazzjonijiet konsiderevoli dwar iċ-ċeramika bħall-alumina, żirkonja u alumina mwebbsa taż-żirkonja (ZTA) bħala materjali xierqa fl-artroplastija tal-ġenbejn . Dawn il-vantaġġi ta 'ZTA inkisbu mingħajr ma kellhom jinkorporaw l-iżvantaġġi assoċjati ma' zirconia stabilizzata bl-ittrija li turi proprjetajiet mekkaniċi għoljin jew alumina bl-inertezza għolja tagħha.
ZTA fl-Artroplastija tal-Irkoppa
L-aktar, Disinji ta 'impjanti taċ-ċeramika għal artroplasty totali ta' l-irkoppa (TKA) ġew żviluppati sabiex tiġi ttrattata l-kwistjoni ta’ reazzjonijiet allerġiċi li jistgħu jseħħu f’pazjenti meta komponenti moderni ta’ titanju jew liga tal-kobalt-kromju jirrilaxxaw partiċelli tal-ilbies. Il-Zirconia Toughened Alumina (ZTA) Matrix Composite huwa bijomaterjali avvanzati għal applikazzjonijiet bħal dawn.
ZTA: Il-Futur Prometti
Dan jinvolvi riċerka kontinwa kif ukoll żvilupp dwar modi li jtejbu l-attributi ta’ ZTA u l-użi potenzjali tiegħu.. Zirconia Toughened Alumina oħra pproċessata f'lott ġiet iddisinjata bi proprjetajiet mekkaniċi f'termini ta' saħħa tal-flessjoni sostanzjalment inqas minn dawk minn Biolox® Delta disponibbli kummerċjalment. Ieħor, bħal komposti taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon introdotti reċentement fl-artroplastija tal-ġenbejn juru wkoll saħħa ogħla mill-alumina. Il-futur huwa sabiħ għal ZTA b'ħafna applikazzjonijiet u proprjetajiet superjuri. Għalhekk, b'teknoloġija li qed tevolvi, huwa mistenni li ZTA tkun il-bażi għal kunċetti ġodda fuq diversi fronti speċjalment fuq il-bijomediċina.