زرکونیئم آکسائیڈ اور ایلومینیم آکسائیڈ ایک ساتھ ڈال کر زرکونیا کو سخت ایلومینا حاصل ہوتا ہے (زیڈ ٹی اے), بہت سے ایپلی کیشنز میں ایک غیر معمولی مواد. مکینیکل خصوصیات, طاقت, فریکچر کی سختی, لچک, اس جامع سیرامک مواد میں سختی اور لباس مزاحمت کو بہت سراہا جاتا ہے جو کہ AZ کمپوزائٹس کی کلاس سے تعلق رکھتا ہے۔. ZTA اعلی مکینیکل طاقت کے لیے ترجیحی انتخاب بن گیا ہے۔, تھرمل مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت.
ساخت اور ساخت کو ڈی کوڈ کرنا
دوسری چیزوں کے علاوہ, Zirconia Toughened Alumina میں زرکونیا کے اناج پر مشتمل ہوتا ہے جو ایلومینا میٹرکس کے اندر یکساں طور پر منتشر ہوتے ہیں. عام طور پر, اس میں شامل ہے 10-20% ایلومینا میں ZrO2 کا حجم. ان کے تناسب پر منحصر ہے۔, اجزاء کے مرکب کسی خاص ایپلی کیشن کے لحاظ سے مخصوص خصوصیات کے ساتھ سیرامکس میں حصہ ڈالتے ہیں۔.
بلڈنگ بلاکس: ایلومینا اور زرکونیا
زیڈ ٹی اے بنانے کے لیے جو اہم اجزاء ملائے جاتے ہیں وہ ایلومینا اور زرکونیا ہیں۔. مزید یہ کہ, آرتھوپیڈک امپلانٹس اس سیرامک مواد کو استعمال کر رہے ہیں جسے ایلومینیم آکسائیڈ کہا جاتا ہے (Al2O3) تاریخ میں اس کی اچھی بایو مطابقت کے ساتھ ساتھ اس کی زبردست میکانکی طاقت اور فریکچر مزاحمت کی وجہ سے.
زرکونیا کی ایک اور نمایاں خاصیت اس کی سنکنرن کی کم شرح کے ساتھ ساتھ اچھی کیمیائی استحکام اور اعلی میکانکی طاقت ہے۔. اس کا ینگ کا ماڈیولس سٹینلیس سٹیل کے مرکب کے ساتھ اسی ترتیب میں ہے.
یہ کیسے بنایا جاتا ہے۔
زیڈ ٹی اے تیار کرنے کا مطلب ہے ٹیٹراگونل فیز زرکونیا اناج بنانا جو ایلومینا میٹرکس میں یکساں طور پر تقسیم ہوں۔. کریک ٹپ کا تناؤ کا ارتکاز ٹیٹراگونل کرسٹل ڈھانچے کو ایک مونوکلینک میں بدل سکتا ہے جس سے زرکونیا کے حجم میں منسلک اضافہ ہوتا ہے۔. اس طرح کے حجم کی توسیع مؤثر طریقے سے شگاف کی نشوونما کو پلٹ دیتی ہے یا روک دیتی ہے جس سے زیادہ سختی اور طاقت ہوتی ہے۔.
ZrO2-Al2O3 سیرامکس کی مکینیکل پراپرٹیز
ZTA کی طرف سے نمائش کی گئی میکانکی خصوصیات کی ایک وسیع رینج موجود ہے جس میں روایتی ایلومیناس کے مقابلے میں زیادہ سختی بھی شامل ہے, روایتی ایلومیناس سے زیادہ لچکدار طاقت اور لکیری تھرمل توسیع کے روایتی زرکونیا گتانک سے کم (سی ایل ٹی ای).
Zirconia Toughened Alumina میں میکانکی طاقت زیادہ ہے اور یہ تھرمل طور پر مزاحم ہے اس لیے یہ زنگ نہیں پڑتی. ذیل میں ZTA کی کچھ خصوصیات ہیں۔:
پراپرٹی ویلیو
کیمیائی فارمولا Zr-Al2O3
کثافت 4.1-4.38 g/cm^3
سختی 1750-2100 بٹن
لچک 45-49 x 10^6 psi
لچکدار طاقت 100-145 ksi
پوسن کا تناسب 0.26
فریکچر سختی 5-7 MPa m^1/2
تھرمل توسیع کا گتانک 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
تھرمل چالکتا 20.0-21.0 W/mK
جھٹکا مزاحمت 325 °C
زیادہ سے زیادہ کام کرنے کا درجہ حرارت 1650 °C
ZrO2-Al2O3 سیرامکس کی ایپلی کیشنز
Zirconia Toughened Alumina کو مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے جیسے کہ جن میں اعلی طاقت اور لباس مزاحمت کی ضرورت ہوتی ہے. ان میں والو سیلز شامل ہیں۔, آستین, پمپ پسٹن, نوزلز اور دیگر صنعتی حصوں کو چھڑکنا.
ZTA کی حیاتیاتی مطابقت
مختلف مطالعات میں, زیڈ ٹی اے کے بارے میں بتایا گیا ہے کہ امپلانٹیشن کے بعد بافتوں کا کوئی منفی ردعمل پیدا نہیں ہوتا ہے اس طرح یہ آرتھوپیڈک بوجھ برداشت کرنے والے اجزاء کے لیے ایک اچھا امیدوار بن جاتا ہے۔. اس کے علاوہ, سختی, زرکونیا-ایلومینا سیرامکس کی طرف سے ظاہر کی گئی سختی اور طاقت انہیں آرتھوپیڈک بوجھ برداشت کرنے والے اجزاء کے لیے موزوں بناتی ہے.
ہپ آرتھروپلاسٹی میں زیڈ ٹی اے
ایلومینا جیسے سیرامکس پر کافی غور و خوض کیا گیا ہے۔, zirconia اور zirconia سخت ایلومینا (زیڈ ٹی اے) ہپ آرتھروپلاسٹی میں مناسب مواد کے طور پر . زیڈ ٹی اے کے یہ فوائد یٹریا اسٹیبلائزڈ زرکونیا سے وابستہ نقصانات کو شامل کیے بغیر حاصل کیے گئے جو کہ اعلی میکانکی خصوصیات یا ایلومینا کو اپنی اعلی جڑت کے ساتھ ظاہر کرتا ہے۔.
گھٹنے آرتھروپلاسٹی میں زیڈ ٹی اے
زیادہ تر, کل گھٹنے آرتھروپلاسٹی کے لیے سیرامک امپلانٹ ڈیزائن (TKA) جدید ٹائٹینیم یا کوبالٹ-کرومیم مرکب اجزاء پہننے کے ذرات کو چھوڑنے پر مریضوں میں الرجک رد عمل کے مسئلے کو سنبھالنے کے لئے تیار کیا گیا ہے۔. زرکونیا نے ایلومینا کو سخت کیا۔ (زیڈ ٹی اے) میٹرکس کمپوزٹ ایسی ایپلی کیشنز کے لیے ایک جدید بائیو میٹریل ہے۔.
زیڈ ٹی اے: امید افزا مستقبل
اس میں مسلسل تحقیق کے ساتھ ساتھ ZTA کی خصوصیات اور اس کے ممکنہ استعمال کو بہتر بنانے کے طریقوں پر ترقی شامل ہے۔. ایک اور بیچ پراسیس شدہ Zirconia Toughened Alumina کو مکینیکل خصوصیات کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے جس میں لچکدار طاقت تجارتی طور پر دستیاب Biolox® Delta سے کافی کم ہے۔. ایک اور, جیسے کہ حال ہی میں ہپ آرتھروپلاسٹی میں متعارف کرائے گئے سلکان نائٹرائڈ سیرامکس کمپوزٹ بھی ایلومینا سے زیادہ طاقت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ ZTA کے لیے بہت سی ایپلی کیشنز اور اعلی خصوصیات کے ساتھ مستقبل روشن ہے۔. اس لیے, ترقی پذیر ٹیکنالوجی کے ساتھ, توقع ہے کہ ZTA مختلف محاذوں پر خاص طور پر بائیو میڈیسن پر نئے تصورات کی بنیاد بنے گا۔.