The Effect of Aging on Biaxial Flexural Strength of Lithium Disilicate and Strength Gradient Zirconia

在现代牙科领域，用于替换缺失或受损牙齿的材料已经从简单的填充物演变为能够模拟天然珐琅质外观与触感的精密陶瓷。在这些材料中，有两种陶瓷因其美观与耐用性的平衡脱颖而出：一种是被称为玻璃基材料、以逼真外观著称的二硅酸锂；另一种是坚韧的晶体陶瓷氧化锆，它具有卓越的强度。对于牙科修复体而言，它必须能够承受咀嚼产生的持续压力，以及由热咖啡和冰淇淋引起的温度不断变化。随着时间的推移，这些反复的压力可能会导致微裂纹的形成，从而可能导致材料破裂。科学家和临床医生需要了解这些材料是否能在这种磨损下生存多年而不失去其结构完整性，或者每日的热冷循环结合咬合压力是否最终会削弱它们。

约旦大学的一个研究小组致力于通过对两种特定的牙科陶瓷进行测试来回答这个问题。他们专注于一种流行的二硅酸锂产品和一种新型的强度梯度氧化锆材料，后者旨在通过由内而外的成分变化来平衡强度与美学。为了模拟人类口腔的严苛环境，研究人员用这些材料制作了四十个小的扁平圆盘，每个圆盘厚两毫米，宽十毫米。他们将这些圆盘分为四组，以观察材料在不同条件下的表现。其中两组作为对照组，代表材料的新鲜状态。另外两组则经历了严格的人工老化过程，旨在模拟五年的临床使用。这一过程涉及两个截然不同的挑战：首先，圆盘被反复浸入55摄氏度的热水和5摄氏度的冷水中，循环6,000次，以模拟饮食带来的热冲击。紧接着，老化后的圆盘要承受超过一百万次的机械压力，即每秒施加1.5次的50牛顿力，以复制重复咀嚼的动作。

一旦老化模拟完成，研究人员会对每一个圆盘的强度进行测试。他们将每个圆盘放置在测试机上，并在中心位置施加持续增加的力量，直到圆盘破碎。这种方法使他们能够测量材料在失效前所能承受的确切压力。结果显示，两种材料之间存在明显且显著的差异。氧化锆圆盘表现得更为强韧，平均断裂点约为1,185兆帕，而二硅酸锂圆盘的平均断裂点约为473兆帕。这证实了氧化锆材料具有更高的抗压强度。然而，最令人惊讶的发现在于老化过程本身。尽管经历了剧烈的热循环和一百万多次的咀嚼模拟，这两种材料的强度都没有发生任何具有统计学意义的变化。经过老化的氧化锆所保持的强度与新鲜的氧化锆几乎一致，二硅酸锂的情况也是如此。

研究还通过分析不同样本间强度的稳定性，深入探讨了材料的可靠性。虽然氧化锆整体强度更高，但其强度在不同圆盘之间的差异也更大；相比之下，尽管二硅酸锂较弱，但它在整体表现上更趋于一致。这表明，虽然氧化锆可以承受更重的负荷，但其失效点比这种玻璃基陶瓷略显难以预测。最终，研究表明，对于这些特定材料而言，即使是将热冲击和重复咀嚼力加速到模拟使用五年的程度，也不会降低它们抵抗破碎的能力。研究结果表明，这两种材料在这些条件下都能保持其机械完整性，为它们的长期使用提供了保障，前提是根据其固有的强度差异在适当的临床情况下进行选择。