जिरकोनियम अक्साइड र एल्युमिनियम अक्साइड मिलेर जिरकोनिया टफन एल्युमिना उत्पादन हुन्छ (ZTA), धेरै अनुप्रयोगहरूमा एक असाधारण सामग्री. मेकानिकल गुणहरू, शक्ति, फ्र्याक्चर कठोरता, लोच, यस कम्पोजिट सिरेमिक सामग्रीमा कठोरता र पहिरन प्रतिरोधको अत्यधिक सराहना गरिन्छ जुन AZ कम्पोजिटहरूको वर्गसँग सम्बन्धित छ।. ZTA उच्च मेकानिकल शक्तिको लागि रुचाइएको छनोट भएको छ, थर्मल प्रतिरोध र जंग प्रतिरोध.
रचना र संरचना डिकोडिङ
अन्य चीजहरू बीच, Zirconia Toughened Alumina मा एक एल्युमिना म्याट्रिक्स भित्र समान रूपमा फैलिएको zirconia दानाहरू हुन्छन्. सामान्य रूपमा, यो समावेश छ 10-20% एल्युमिनामा ZrO2 को मात्रा. तिनीहरूको अनुपातमा निर्भर गर्दछ, घटक मिश्रणले सिरेमिकमा योगदान गर्दछ विशेष सुविधाहरूको साथ एक विशेष अनुप्रयोगमा निर्भर गर्दछ.
भवन ब्लकहरू: एल्युमिना र जिरकोनिया
ZTA बनाउन मिश्रित मुख्य घटक एल्युमिना र zirconia हो. यसबाहेक, आर्थोपेडिक प्रत्यारोपणहरूले एल्युमिनियम अक्साइड भनेर चिनिने यो सिरेमिक सामग्री प्रयोग गर्दै आएका छन्। (Al2O3) इतिहासमा यसको राम्रो बायोकम्प्याटिबिलिटीका साथै यसको उत्कृष्ट मेकानिकल बल र फ्र्याक्चर प्रतिरोधको कारण.
zirconia को अर्को उत्कृष्ट गुण यसको कम जंग दर साथै राम्रो रासायनिक स्थिरता र उच्च यांत्रिक शक्ति हो।. यसको यंगको मोड्युलस स्टेनलेस स्टील मिश्रको साथ परिमाणको समान क्रममा छ.
यो कसरी बनाइन्छ
ZTA उत्पादन गर्नु भनेको टेट्रागोनल-फेज जिरकोनिया ग्रेनहरू सिर्जना गर्नु हो जुन एल्युमिना म्याट्रिक्समा समान रूपमा वितरित हुन्छ।. क्र्याक टिप तनाव एकाग्रताले टेट्रागोनल क्रिस्टल संरचनालाई मोनोक्लिनिकमा परिवर्तन गर्न सक्छ जसले गर्दा जिरकोनियाको मात्रामा सम्बन्धित वृद्धि हुन्छ।. यस्तो भोल्युम विस्तारले प्रभावकारी रूपमा क्र्याकको वृद्धिलाई उल्टाउँछ वा रोक्छ जसले ठूलो कठोरता र बल दिन्छ.
ZrO2-Al2O3 सिरेमिकको मेकानिकल गुणहरू
त्यहाँ ZTA द्वारा प्रदर्शन गरिएको मेकानिकल गुणहरूको एक विस्तृत श्रृंखला छ जसमा समान घनत्व मानहरू भएका परम्परागत एल्युमिनहरू भन्दा उच्च कठोरता समावेश छ।, परम्परागत एल्युमिनास भन्दा उच्च लचिलो बल र रैखिक थर्मल विस्तार को परम्परागत zirconias गुणांक भन्दा कम (CLTE).
Zirconia Toughened Alumina मा उच्च मेकानिकल बल छ र थर्मल प्रतिरोधी छ त्यसैले यो क्षरण गर्दैन।. तल ZTA को केहि गुणहरू छन्:
सम्पत्ति मूल्य
रासायनिक सूत्र Zr-Al2O3
घनत्व 4.1-4.38 g/cm^3
कठोरता 1750-2100 बटन
लोच 45-49 x 10^6 psi
फ्लेक्सर शक्ति 100-145 ksi
पोइसन अनुपात 0.26
फ्र्याक्चर कठोरता 5-7 MPa m^1/2
थर्मल विस्तार को गुणांक 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
थर्मल चालकता 20.0-21.0 W/mK
आघात प्रतिरोध 325 °C
अधिकतम कार्य तापमान 1650 °C
ZrO2-Al2O3 सिरेमिकका अनुप्रयोगहरू
Zirconia Toughened Alumina विभिन्न एप्लिकेसनहरूमा प्रयोग गरिन्छ जस्तै जसलाई उच्च शक्ति र पहिरन प्रतिरोध चाहिन्छ।. यसमा भल्भ सिलहरू समावेश छन्, आस्तीन, पम्प पिस्टन, नोजल र अन्य औद्योगिक भागहरू स्प्रे गर्दै.
ZTA को जैविक अनुकूलता
विभिन्न अध्ययनहरूमा, ZTA लाई इम्प्लान्टेशनमा कुनै प्रतिकूल टिश्यू प्रतिक्रिया उत्पादन नगरेको रिपोर्ट गरिएको छ जसले गर्दा यसलाई आर्थोपेडिक लोड-बेयरिङ कम्पोनेन्टहरूको लागि राम्रो उम्मेद्वार बनाउँछ।. साथै, कठोरता, जिरकोनिया-एल्युमिना सिरेमिकले प्रदर्शन गरेको कठोरता र बलले तिनीहरूलाई आर्थोपेडिक लोड-बेयरिङ कम्पोनेन्टहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ।.
हिप आर्थ्रोप्लास्टी मा ZTA
एल्युमिना जस्ता सिरेमिकमा पर्याप्त छलफल भएको छ, zirconia र zirconia कडा एल्युमिना (ZTA) हिप आर्थ्रोप्लास्टीमा उपयुक्त सामग्रीको रूपमा . ZTA का यी फाइदाहरू yttria-stabilized zirconia सँग सम्बन्धित बेफाइदाहरू समावेश नगरीकन हासिल गरिएको थियो जसले उच्च मेकानिकल गुणहरू वा एल्युमिना यसको उच्च जडताको साथ प्रदर्शन गर्दछ।.
घुँडा आर्थ्रोप्लास्टी मा ZTA
प्रायः, कुल घुँडा आर्थ्रोप्लास्टीको लागि सिरेमिक इम्प्लान्ट डिजाइनहरू (TKA) आधुनिक टाइटेनियम वा कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातुका कम्पोनेन्टहरूले पहिरनका कणहरू छोड्दा बिरामीहरूमा हुन सक्ने एलर्जी प्रतिक्रियाहरूको मुद्दालाई सम्हाल्नको लागि विकसित गरिएको छ।. Zirconia कडा एल्युमिना (ZTA) म्याट्रिक्स कम्पोजिट त्यस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि अत्याधुनिक बायोमटेरियल हो.
ZTA: आशाजनक भविष्य
यसमा ZTA को विशेषताहरू र यसको सम्भावित प्रयोगहरू सुधार गर्ने तरिकाहरूमा निरन्तर अनुसन्धान र विकास समावेश छ. अर्को ब्याच-प्रोसेस गरिएको Zirconia Toughened Alumina लाई व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध Biolox® डेल्टाको तुलनामा धेरै कम लचिलो बलको हिसाबले मेकानिकल गुणहरूसहित डिजाइन गरिएको छ।. अर्को, हालसालै हिप आर्थ्रोप्लास्टीमा प्रस्तुत गरिएको सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक कम्पोजिटहरूले पनि एल्युमिना भन्दा उच्च शक्ति प्रदर्शन गर्दछ। धेरै अनुप्रयोगहरू र उत्कृष्ट गुणहरूको साथ ZTA को लागि भविष्य उज्ज्वल छ।. त्यसैले, विकसित प्रविधि संग, यो आशा गरिन्छ कि ZTA विभिन्न मोर्चाहरूमा विशेष गरी बायोमेडिसिनमा नयाँ अवधारणाहरूको लागि आधार हुनेछ.