供稿人：馬偉剛、連芩 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2022-06-19
Y-TZP、Ce-TZP和Ce-TZP/Al2O3材料在牙科中被廣泛研究?；诠饩酆戏磻?yīng)的3D打印技術(shù)的進步使牙科領(lǐng)域取得了重大突破。數(shù)字光處理技術(shù)（DLP）使得制造具有高精度的牙科修復體成為可能。目前，Y-TZP是通過DLP打印所用到的最多的材料之一，固相含量可以達到50 vol%，但是關(guān)于開發(fā)基于Ce-TZP和填充氧化鋁的Ce-TZP的高固相含量陶瓷配方的研究相對比較少。
近期，法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學的研究人員[1]進行了可光固化配方的開發(fā)，該配方具有Y-TZP、Ce-TZP和Ce-TZP/30 vol% Al2O3材料的高固相含量，并且具有適合DLP打印的固化行為。這三種粉末具有不同的比表面積（SSA）、粒度分布（PSD）和紫外線吸收性能。相關(guān)研究人員研究了比表面積和粒徑分布對光固化配方中固相含量的影響，以及分散劑的性質(zhì)和數(shù)量對改善樹脂和顆粒之間潤濕性的影響，并且評估了三種粉末的光學性能。
圖1 Y-TZP、Ce-TZP和Comp800 (Ce-TZP/Al2O3在800℃煅燒)關(guān)于體積和數(shù)量的粒徑分布構(gòu)
如圖1所示，Y-TZP和Ce-TZP具有單峰體積分布(DV)和單峰數(shù)量分布(DN)， DV(50)和DN（50）分別為1μm和0.2μm。復合材料呈現(xiàn)出雙峰DV。第一個峰的直徑約為0.2μm。第二個峰的直徑約為5μm。數(shù)量分布是單峰的，位于0.4μm的直徑上。
圖2 陶瓷粉末a/Y-TZP、b/Comp800的顯微結(jié)構(gòu)
如圖2所示，Y-TZP和Comp800粉末團聚體的顆粒大小分別在100到400nm之間，對于Comp800復合材料，其具有少量的團聚體。
表1 Y-TZP、Ce-TZP和Comp800顆粒的比表面積和平均孔徑值
表2 Ce-TZP/30vol%Al2O3在800℃, 900℃, 1000℃和1200℃空氣中煅燒的 比表面積和平均孔徑值
如表1所示，Y-TZP和Ce-TZP顆粒的比表面積較小，而Comp800復合材料的SSA值較高，是Y-TZP和Ce-TZP顆粒的4到7倍，還包括平均直徑約為4 nm的孔隙。
在光固化樹脂中加載顆粒的初步研究表明，Y-TZP和Ce-TZP顆粒具有較高的潤濕性。經(jīng)過所需分散劑濃度的優(yōu)化步驟，很容易達到45 vol%的負載率。但對于Comp800粉末，盡管加入了分散劑，在樹脂中的潤濕性較低。在光固化條件下，固相含量限制在25 vol% 到30 vol%，通過將煅燒溫度提高到1200℃，所得到的Comp1200粉末的SSA值和氣孔性能與Y-TZP和Ce-TZP粉末相似，且粒徑值略高，如表2所示。因此，復合粉末Comp1200有望開發(fā)出填充率在45 vol%以上的光固化配方。