王思博,王彤宇

（1.河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.天津北大醫(yī)療海洋石油醫(yī)院，天津 300452）

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，牙齒的修復(fù)一直是人類社會(huì)生活的重要部分。隨著時(shí)間的推移，逐步見(jiàn)證了牙科材料的發(fā)展和進(jìn)步。近年來(lái)，牙科材料已經(jīng)由傳統(tǒng)和昂貴的材料（黃金或烤瓷熔附金屬全冠（PFM））轉(zhuǎn)向全瓷和樹(shù)脂復(fù)合材料，主要是因?yàn)樗麄兙哂袃r(jià)格可承受及相似于牙齒的外觀、優(yōu)良的生物相容性和生物功能等優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，全瓷牙科材料在耐用性方面已得到了顯著的改善。氧化鋯基全瓷牙科材料由于其優(yōu)越的抗折強(qiáng)度、斷裂韌性、生物相容性、生物功能性和價(jià)格可承受性，在整體市場(chǎng)上頗具吸引力。因此，氧化鋁基牙科材料現(xiàn)已幾乎完全被氧化鋯基牙科材料所取代［1］。

雖然氧化鋯反光性和透光性類似于人體牙齒，以及其顏色和半透明特性與天然牙齒相近，但它仍然需要美學(xué)意義上的改善。因此，為了達(dá)到更完美的外觀，需在其表面貼上一層薄薄的貼面，也就是牙科瓷片。為了達(dá)到改良的美學(xué)外觀而貼附的陶瓷貼面斷裂會(huì)導(dǎo)致牙齒結(jié)構(gòu)完整性受到損害［2］，該問(wèn)題目前還沒(méi)有得到很好的解決，而已有研究發(fā)現(xiàn)在人工唾液中牙科氧化鋯陶瓷斷裂模數(shù)的可靠性和疲勞性能降低，服役環(huán)境的影響也還需廣泛的研究探索。

1 氧化鋯基牙科材料性能概述

氧化鋯基牙科材料主要由骨架基底材料（多用氧化釔穩(wěn)定的四方晶系氧化鋯多晶3Y-TZP）和基底面的貼面材料（覆蓋于骨架結(jié)構(gòu)之上的牙科陶瓷）構(gòu)成，這兩種材料是通過(guò)連續(xù)的機(jī)械和熱循環(huán)過(guò)程連接在一起的，這最終會(huì)影響到所有材料的性能，從而引起材料的失效。由于骨架及貼面所用材質(zhì)特性不同會(huì)存在粘合問(wèn)題，因而貼面瓷容易崩瓷斷裂。目前，氧化鋯基牙科材料雖已廣泛生產(chǎn)并應(yīng)用于臨床，但貼面瓷斷裂問(wèn)題依然未得到解決。十多年來(lái)，關(guān)于應(yīng)用氧化鋯基骨架來(lái)解決牙基骨架上貼面碎裂問(wèn)題的研究已經(jīng)廣泛開(kāi)展，但是都沒(méi)有歸納出影響材料特性的每一個(gè)明確參數(shù)的具體影響結(jié)果［3］。因此，從一個(gè)廣泛性的角度來(lái)識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)，以及評(píng)估它們對(duì)材料服役耐久性的效果。

根據(jù)氧化鋯（3Y-TZP）陶瓷牙科材料研究方向的差別，將氧化鋯基帶有陶瓷貼面的牙科材料按照所有確定的相關(guān)研究參數(shù)劃分為：（1）材料和熱循環(huán)，任何與材料性能和熱循環(huán)效應(yīng)直接相關(guān)的參數(shù)，如熱膨脹系數(shù)（CTE）、其它材料特性（熱傳導(dǎo)率、模數(shù)、化學(xué)、擴(kuò)散等）、相變、晶體結(jié)構(gòu)、冶金學(xué)特征、熱循環(huán)/人工低溫老化；（2）制造程序，任何與制造工藝參數(shù)之一直接或間接相關(guān)的參數(shù)，如熱等靜壓/無(wú)壓燒結(jié)、染色過(guò)程/著色、表面處理/機(jī)械加工/研磨、襯墊、貼面技術(shù)、精整熱處理；（3）幾何學(xué)特征，與尺寸、形狀、構(gòu)型和疲勞度有關(guān)的參數(shù)，如頂緣設(shè)計(jì)/完成線、厚度比、曲率/傾斜度、形狀和尺寸。

2 氧化鋯基牙科材料性能參數(shù)研究分析

2.1 熱膨脹系數(shù)（CTE）

亞穩(wěn)定氧化鋯（3Y-TZP）和貼面牙科陶瓷組成的整體骨架，由于材料特性分別有不同的熱膨脹系數(shù)值（Δα=ΔαZr－αVe），因此在熱處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不良的拉伸應(yīng)力，從而影響了雙層材料的整體質(zhì)量，降低了雙層材料的使用壽命［4-6］。同時(shí)，熱膨脹的差異對(duì)材料的疲勞性能和斷裂韌性有顯著的影響［4］。熱膨脹系數(shù)是影響牙科材料性能的關(guān)鍵參數(shù)之一。目前，研究的重點(diǎn)著眼于開(kāi)發(fā)一種貼面材料（即牙科陶瓷），使其具有合適的CTE 差值（Δα），使其與骨架材料（即氧化鋯）相匹配。有學(xué)者［7］指出，陶瓷中應(yīng)力源于牙科材料制造時(shí)伴隨冷卻過(guò)程產(chǎn)生的CTE 差值，這種應(yīng)力主要為陶瓷表面的拉伸，但是該應(yīng)力可被壓縮并在兩種材料交界處達(dá)到最大。考慮到骨架結(jié)構(gòu)中氧化鋯CTE 是恒定的常數(shù)，陶瓷貼面的CTE 是變量，那么結(jié)合后的CTE 差值有三種可能性，即Δα>0，Δα=0，Δα<0。目前研究基本著眼于Δα對(duì)殘余熱應(yīng)力狀態(tài)、界面結(jié)合強(qiáng)度、斷裂韌性和疲勞性能的影響［4-5］。

2.1.1 Δα正值（Δα>0）

使用比骨架材料CTE 稍低（Δα> 0）的貼面材料，在牙科材料制造中是被廣泛接受的。Δα>0 的概念是基于對(duì)金屬-陶瓷系統(tǒng)的理解，意味著在貼面陶瓷中會(huì)產(chǎn)生壓縮性殘余應(yīng)力，從而進(jìn)一步促進(jìn)了更高的抗裂紋擴(kuò)展或碎裂失效的能力［8］。然而，全陶瓷系統(tǒng)在冷卻過(guò)程中并不表現(xiàn)出與金屬陶瓷系統(tǒng)相同的性能。當(dāng)Δα>0 時(shí)，對(duì)于雙層牙科材料是否能達(dá)到理想的性能，目前還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。一些研究表明［4，9］，Δα正值增加會(huì)導(dǎo)致殘余熱應(yīng)力顯著增加，而且當(dāng)Δα增加到1×10?6℃?1時(shí)，應(yīng)力的狀態(tài)從壓縮狀態(tài)變成了拉伸狀態(tài)，易導(dǎo)致骨架材料開(kāi)裂，界面粘結(jié)完整性、斷裂韌性和疲勞性能明顯受殘余應(yīng)力狀態(tài)的影響。另一方面，有研究提示CTE 不匹配的程度不會(huì)影響界面粘結(jié)完整性，研究者也不同意Δα所 謂 具 有 的 最 佳 值［10］。3Y-TZP 的CTE 值 是10.5×10?6℃?1。有 研 究 指 出［11］，牙 科 貼 面 陶 瓷Vita VM9（CTE=9.3×10?6℃?1）勝于Lava Ceram（CTE=10.2×10?6℃?1），而其他有些研究的推薦是相反的。較大的CTE 不匹配程度會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力增加4—5 倍，繼而導(dǎo)致裂紋成核及擴(kuò)展斷裂；當(dāng)Δα達(dá)到5×10?6℃?1時(shí)，在壓痕形成過(guò)程中牙科骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生了150 MPa 以上的側(cè)向拉伸應(yīng)力，從而引起 了 骨 架結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；此外，Δα在2.93×10?6—2.94×10?6℃?1范圍時(shí)會(huì)導(dǎo)致切向裂紋的形成，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度降低；較高的Δα也會(huì)導(dǎo)致不良?xì)堄鄳?yīng)力，從而導(dǎo)致貼面陶瓷斷裂［11］。

2.1.2 Δα=0

雖然新型陶瓷材料的生產(chǎn)已在探索，但與氧化鋯骨架結(jié)構(gòu)具有相同CTE 的貼面陶瓷材料尚未在商業(yè)上進(jìn)行銷售。有限元分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Δα=0 時(shí)，就會(huì)得到一個(gè)理想的應(yīng)力場(chǎng)，這可能是探索兩種材料粘結(jié)可能性的潛在的一個(gè)好方法［6］。雙層牙科材料系統(tǒng)中Δα=0 的系統(tǒng)與Δα>0 的系統(tǒng)相比，前者具有更高的失效載荷（Δα=0 系統(tǒng)為64 N，Δα>0 系統(tǒng)為42—50 N），前者裂紋是在貼面表面下方，而后者失效是在界面上。

2.1.3 Δα負(fù)值（Δα<0）

Δα<0 是絕不允許發(fā)生的，因?yàn)樗鼤?huì)在貼面中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力場(chǎng)，當(dāng)材料受到任何沖擊、撞擊或載荷時(shí)，通過(guò)形成的微裂紋會(huì)發(fā)生切削或脆性失效［5-6］。

綜上所述可知，在牙科氧化鋯基材料整體性能中CTE 值的意義。當(dāng)Δα?0 時(shí)，會(huì)在牙科陶瓷中產(chǎn)生壓應(yīng)力；在最佳CTE 值（Δα=0）條件下，可以使骨架界面發(fā)生四方相向單斜相的轉(zhuǎn)變，從而提高抗裂紋擴(kuò)展的能力，從而增強(qiáng)了雙層牙科系統(tǒng)結(jié)合界面的完整性、抗斷裂韌性和抗疲勞性能［5，12］。

2.1.4 粘彈性

改變牙科陶瓷材料應(yīng)力狀態(tài)的另一個(gè)重要因素是高溫性能。作為一種類玻璃材料，牙科陶瓷材料在較高溫度下表現(xiàn)出粘彈性，熱膨脹系數(shù)顯著高于其室溫值4—5 倍。這種情況是使用者不希望發(fā)生的，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)，促進(jìn)材料缺陷的擴(kuò)散［13］。粘彈性是衡量牙科陶瓷材料內(nèi)部溫度梯度的一個(gè)很強(qiáng)的功能，與其相關(guān)的冷卻速率在控制應(yīng)力狀態(tài)方面起著重要作用。尤其是過(guò)渡區(qū)的CTE 值在很大程度上依賴于粘彈性弛豫，其與冷卻過(guò)程的動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)。研究表明［14］，牙科陶瓷材料的理想應(yīng)力狀態(tài)可以通過(guò)粘彈性和溫度梯度來(lái)調(diào)整。值得注意的是，盡管粘彈性在牙科陶瓷材料中很重要，但很少有研究關(guān)注牙科陶瓷材料的粘彈性行為［15］。

2.2 材料彈性常數(shù)

彈性常數(shù)用來(lái)描述依賴于晶體結(jié)構(gòu)的材料的本構(gòu)特性。各向同性彈性材料的性能可由彈性模量（E）和泊松比（μ）兩個(gè)彈性常數(shù)描述，而各向異性材料（如氧化鋯）則有兩個(gè)以上彈性常數(shù)［16］。業(yè)界認(rèn)為全陶瓷牙科材料的牙科骨架應(yīng)是一種各向同性的彈性材料，其性能可用E和μ數(shù)值進(jìn)行分析。但四方相氧化鋯是一種各向異性材料，需用6 個(gè)彈性常數(shù)來(lái)描述其性能。目前尚沒(méi)有研究能證明，氧化鋯在牙科材料中的各向異性效應(yīng)。相比之下，Kim等［11］采用有限元法，假設(shè)氧化鋯表現(xiàn)出各向同性的行為，氧化鋯的彈性常數(shù)（200 GPa）是貼面陶瓷的彈性常數(shù)（約70 GPa）的三倍，結(jié)果表明兩者彈性模量ΔE值的差異導(dǎo)致了最大拉伸應(yīng)力位置的變化，因此最大拉伸應(yīng)力出現(xiàn)在硬度較低的瓷質(zhì)界面和硬度較高的瓷質(zhì)中央窩表面。Swain 等［7］的一項(xiàng)研究表明，陶瓷貼面殘余應(yīng)力的大小并不取決于貼面的硬度。因此，對(duì)于牙科骨架和牙科貼面陶瓷之間彈性模量的理想差別水平，目前還沒(méi)有達(dá)成一致意見(jiàn)。

2.3 顯微結(jié)構(gòu)和相變

2.3.1 氧化鋯骨架顯微結(jié)構(gòu)和相變

釔穩(wěn)定氧化鋯基材料本質(zhì)上是一種脆性的陶瓷材料，其顯微結(jié)構(gòu)和相變斷裂韌性一般在9—10 MPa?m1/2之間，與斷裂韌性為40—50 MPa?m1/2的金屬相比，這個(gè)數(shù)字很低。然而，氧化鋯的斷裂韌性卻優(yōu)于其他用于牙齒修復(fù)的陶瓷材料。由于氧化鋯基陶瓷材料的相變韌性，使其較其他陶瓷材料具有更高的強(qiáng)度和斷裂韌性，因此對(duì)氧化鋯中的相變及影響相變韌性機(jī)制的關(guān)鍵因素的理解和認(rèn)識(shí)，對(duì)于研究氧化鋯陶瓷材料具有重要意義。

常壓下氧化鋯多晶體以其純態(tài)方式存在（即不含穩(wěn)定性化合物），其由立方相（c）、四方相（t）和單斜相（m）三種晶體結(jié)構(gòu)形式組成，每種晶體的存在取決于溫度。單斜相（P21/c）具有最低的對(duì)稱性，從室溫到1127 ℃都是穩(wěn)定的；四方相（P42/nmc）存在于1127—2293 ℃之間，而高溫立方相（Fm3m）存在于2293—2707 ℃之間［16］。非合金形式的氧化鋯由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?，其體積膨脹率為4%—5%，因此其不能用于結(jié)構(gòu)材料用途。當(dāng)氧化鋯中加入3%的釔時(shí)，3Y-TZP 則以合金形式存在，四方相在室溫下可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喎€(wěn)態(tài)。導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)四方相向單斜相（t-m）轉(zhuǎn)化的因素很多。研究表明［17-18］，t-m 轉(zhuǎn)變是由于3Y-TZP 表面附近產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)，以及低溫降解（LTD）所致的穩(wěn)定劑（如釔）的耗盡等因素引起的。四方相向單斜相轉(zhuǎn)變一般發(fā)生在氧化鋯表面或表面附近，這種相變?cè)诓牧媳砻嫘纬蓧嚎s性應(yīng)力場(chǎng)，抑制了裂紋的擴(kuò)展，從而增加了材料的韌性和屈曲強(qiáng)度。這種現(xiàn)象被稱為相變韌化，這個(gè)特點(diǎn)使3YTZP 材料成為牙科應(yīng)用中的骨架材料。

燒結(jié)溫度對(duì)晶粒尺寸的影響是相變的另一個(gè)控制因素。燒結(jié)過(guò)程和氧化鋯的晶粒尺寸對(duì)相變韌化有影響，因?yàn)檫@是一種取決于臨界晶粒尺寸的馬氏體相變。當(dāng)晶粒尺寸在臨界晶粒徑以上時(shí)四方相不穩(wěn)定會(huì)自發(fā)相變，當(dāng)晶粒尺寸小于1 μm 時(shí)氧化鋯的相變速率適中，而當(dāng)晶粒尺寸小于0.2 μm 時(shí)氧化鋯的相變韌化不明顯［19］。圖1 為氧化鋯晶粒尺寸與燒結(jié)溫度的相關(guān)關(guān)系。

圖1 氧化鋯晶粒大小與燒結(jié)溫度的關(guān)系（燒結(jié)2 h）［19］Figure 1 3Y-TZP grain size as a function of sintering temperature（sintering for 2 h）

室溫下立方相的存在也可能對(duì)亞穩(wěn)態(tài)氧化鋯的性能產(chǎn)生不利影響。3Y-TZP 由立方相組成，它以穩(wěn)定劑形式（如釔）進(jìn)一步穩(wěn)定自身，導(dǎo)致環(huán)繞其周圍的四方相晶粒的損耗，對(duì)于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這導(dǎo)致了在3Y-TZP 中出現(xiàn)了不穩(wěn)定的四方相，是不可取的。眾所周知，較大的立方相晶粒通常是由于3Y-TZP 較高的燒結(jié)溫度所致，其也會(huì)導(dǎo)致氧化鋯耐低溫降解能力下降。因此，立方相在3Y-TZP 骨架中是不可取的。

2.3.2 貼面牙科陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和相變

在牙科骨架材料上應(yīng)用了多層貼面，以達(dá)到適宜的美觀效果。一般來(lái)說(shuō)，將白榴石和非白榴石基的長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷用作牙科用的氧化鋯骨架貼面，他們的化學(xué)成份主要由玻璃相和結(jié)晶相組成。根據(jù)玻璃相和結(jié)晶相的比例，整個(gè)陶瓷系統(tǒng)可分為全玻璃基系統(tǒng)（主要是低CTE 值的鋁硅酸鹽）、玻璃基+晶體系統(tǒng)（長(zhǎng)石瓷，高白榴石玻璃陶瓷，二硅酸鋰鹽）、晶體+玻璃填充系統(tǒng)（主要是氧化鋁）、多晶（骨架材料，如氧化鋯）四大類。

白榴石基長(zhǎng)石牙科陶瓷含有結(jié)晶相，即白榴石，其為鉀鋁硅酸鹽，是形成長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷的晶體部分，在熱處理后會(huì)發(fā)生相變，從而影響陶瓷的CTE、抗折強(qiáng)度和抗斷裂性能。白榴石在冷卻過(guò)程中從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，體積收縮率為1.2%，這個(gè)收縮導(dǎo)致兩個(gè)相反的結(jié)果，一是微裂紋的形成，二是晶體周圍理想的切向壓縮晶體的形成［20］。因此，這種牙科貼面的體積收縮，在控制整體牙科材料性能方面很有意義。

2.3.3 界面

目前尚缺乏評(píng)價(jià)氧化鋯基牙科系統(tǒng)界面發(fā)生相變的數(shù)據(jù)，使氧化鋯骨架與陶瓷貼面的界面被認(rèn)為是失配區(qū)。利用拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)，兩種材料之間存在微尺度互擴(kuò)散表明由界面向骨架材料的膨脹導(dǎo)致了較低的彈性模量，這將影響粘結(jié)強(qiáng)度［17］。

2.4 熱循環(huán)和低溫降解（LTD）

熱循環(huán)是為了使牙科材料暴露在變化的溫度下，通常為5—55 ℃，以使材料老化。于低溫暴露一段時(shí)間后，3Y-TZP 的低溫降解與亞穩(wěn)四方相向單斜相的自發(fā)相變有關(guān)，LTD 不是由3Y-TZP 中的局部應(yīng)力觸發(fā)的。LTD 的效果取決于熱循環(huán)方法的參數(shù)，包括老化時(shí)間（超過(guò)20 h）、壓力（大于0.2 MPa）、溫度（134 ℃）等［21］。熱循環(huán)和LTD 可以影響牙科骨架、界面和貼面。

2.4.1 骨架

一些研究［17-18，22］將熱循環(huán)或LTD 作為分析的一部分，來(lái)評(píng)價(jià)它們對(duì)骨架的影響，特別是對(duì)界面附近的影響，這些研究主要集中在研究四方相向單斜相變、晶粒尺寸變化和應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生的影響，結(jié)果表明隨著循環(huán)次數(shù)的增加，釔含量減少，晶粒尺寸和單斜相增大，最終導(dǎo)致廣泛的微裂紋的形成。還有一些研究表明［23］，由于單斜相變，骨架的強(qiáng)度沒(méi)有明顯的變化。Peng 等［17］指出，由于LTD 導(dǎo)致的5%的單斜相變是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的最佳比例。

2.4.2 氧化鋯-貼面界面

天然氣水合物識(shí)別標(biāo)志主要有直接標(biāo)志和間接標(biāo)志。直接標(biāo)志主要是通過(guò)對(duì)海洋沉積物原地鉆探取樣分析，判斷天然氣水合物晶體的存在；或通過(guò)載人或自制潛艇下水直接勘察，看海底表層是否有水合物。間接標(biāo)志是通過(guò)地球物理、地質(zhì)、地球化學(xué)等方法，判斷是否有天然氣水合物所能造成的異常存在，進(jìn)而間接推測(cè)地層中是否富含天然氣水合物；其中，地球物理是最重要的識(shí)別標(biāo)志，是天然氣水合物勘探的主要手段[12-13]。目前在巴倫支海還未開(kāi)展直接標(biāo)志相關(guān)工作，但綜合分析目前各種間接標(biāo)志，可推測(cè)巴倫支海海底蘊(yùn)含豐富的天然氣水合物。

針對(duì)界面的研究結(jié)果表明［24］，熱循環(huán)/LTD 對(duì)界面的抗斷裂能力影響不大，尤其在界面處。然而，由于熱循環(huán)過(guò)程中殘余應(yīng)力和內(nèi)部材料缺陷的存在，熱循環(huán)過(guò)程可能成為材料性能不佳的催化劑。

2.4.3 貼面

除硅酸鹽或玻璃基陶瓷外，關(guān)于熱循環(huán)對(duì)貼面陶瓷影響的研究不是很多，只知熱循環(huán)可以影響整個(gè)材料的性能，然而其他一些參數(shù)如制造工藝、CTE 值、熱處理、幾何特性等，都應(yīng)該同時(shí)被考慮在內(nèi)，只有這樣才能預(yù)測(cè)熱循環(huán)對(duì)材料性能的影響?？紤]到研究中普遍遵循的是非標(biāo)準(zhǔn)化的方法［25］，目前尚不可能建立預(yù)測(cè)模型來(lái)模擬熱循環(huán)對(duì)材料的單一影響。

2.5 骨架制造

骨架的強(qiáng)度、耐腐蝕性能及老化性能，取決于雜質(zhì)含量、晶粒尺寸和相穩(wěn)定性等參數(shù)。目前，已經(jīng)開(kāi)展了一些研究，以改進(jìn)骨架的質(zhì)量，提高其服役性能。熱等靜壓（HIP）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是通過(guò)消除氣孔而生產(chǎn)出致密的氧化鋯骨架的有用方法，可使氧化鋯的密度達(dá)到預(yù)期。表1 為無(wú)壓燒結(jié)和HIP 技術(shù)獲得的氧化鋯的性能［2］。由表1 可知，這兩種工藝生產(chǎn)的材料的平均晶粒尺寸及抗彎強(qiáng)度是不同的。臨界晶粒尺寸是影響相變?cè)鲰g機(jī)制的重要因素，晶粒尺寸小于1 μm 的材料相變速率較低，而小于0.2 μm 的材料則沒(méi)有相變?cè)鲰g機(jī)制，上述兩種方法制備的晶粒尺寸均為相變?cè)鲰g的最佳晶粒尺寸，表明四方相到單斜相的相變速率較低。HIP 制備的材料的抗彎強(qiáng)度較高。

表1 無(wú)壓燒結(jié)及HIP 技術(shù)制備氧化鋯（Y-TZP）性能比較［2］Table 1 Comparison of mechanical properties of Y-TZP prepared by pressureless sintering and HIPed technology

眾所周知，對(duì)于預(yù)先燒結(jié)壓坯，業(yè)內(nèi)已證明HIP在實(shí)現(xiàn)所需的密度方面是一個(gè)有效的方法，這種密度的增加是通過(guò)在高溫和外加壓力下缺陷的減少來(lái)實(shí)現(xiàn)，但已經(jīng)證明HIP 不能有效地封閉燒結(jié)后壓坯表面下的大型缺陷（10—60 μm），這些表面下的大型缺陷是在冷等靜壓（CIP）過(guò)程中不完全破碎的團(tuán)塊造成的，其封閉效果可忽略不計(jì)。表明，在牙科骨架制造過(guò)程中以減少缺陷為目的工藝選擇和適宜的工藝參數(shù)和的重要性。

2.6 著色程序/染色

牙科骨架普遍使用玻璃狀烤瓷貼面，以適應(yīng)美學(xué)需要，特別是前牙的應(yīng)用。根據(jù)氧化鋯骨架的半透明性，貼面瓷片的厚度可能會(huì)發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō)，隨著骨架中顏色對(duì)比度的降低，所需瓷片的厚度也會(huì)降低。

有兩種技術(shù)主要用于調(diào)整氧化鋯骨架材料的顏色對(duì)比度。第一種技術(shù)是在壓制塊料后向氧化鋯粉末中添加著色顏料，第二種技術(shù)是將機(jī)加工的氧化鋯塊料浸入著色劑的溶劑中。為了研究界面的著色工藝對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度和骨架抗折強(qiáng)度的影響，以及研究染色工藝對(duì)界面（骨架-貼面）結(jié)合強(qiáng)度和骨架抗斷裂性能的影響，已經(jīng)開(kāi)展了一些研究。有的研究［25］表明，骨架的著色對(duì)于粘結(jié)強(qiáng)度沒(méi)有影響或影響不明顯；但也有的研究表明，骨架的著色或染色影響整個(gè)骨架-貼面界面的粘結(jié)質(zhì)量，如Aboushelib 等［27］證明了著色可改變表面和氧化鋯塊體的結(jié)構(gòu)特征；還有的研究［28］表明，第一種技術(shù)可以使染料在基質(zhì)中均勻分布且界面粘結(jié)質(zhì)量較好，第二種技術(shù)會(huì)導(dǎo)致骨架外表面的顏料濃度高于骨架內(nèi)部，在燒結(jié)過(guò)程中表面進(jìn)一步結(jié)晶，從而導(dǎo)致界面粘結(jié)強(qiáng)度降低。

由于低熔點(diǎn)著色劑可以定位在骨架的晶界上，從而促進(jìn)了穩(wěn)定劑的消耗，這種消耗可能促進(jìn)骨架材料從四方相到單斜相的自發(fā)相變，導(dǎo)致過(guò)度的體積膨脹，隨后形成微裂紋。不論使用何種著色技術(shù)，這些微裂紋的形成使粘結(jié)強(qiáng)度降低。因此，著色技術(shù)和配料作為妨礙骨架性能的潛在因素時(shí)必須考慮的基本參數(shù)。

2.7 表面處理

表面處理通常是在骨架上實(shí)施的手工、機(jī)械、化學(xué)或熱處理的結(jié)合，以便提供一個(gè)合適的基底，從而有效地粘接到貼面上。低質(zhì)量的表面處理可影響骨架的可靠性及壽命，從而影響骨架的完整性。因此，表面處理是非常重要的考慮因素。用于表面處理的主要方法在圖2 中進(jìn)行了分類。

圖2 表面處理的主要方法Figure 2 Main methods of surface treatment

2.7.1 拋光、研磨

研磨和拋光主要是為了去除CAD/CAM 銑削線，因此可能會(huì)通過(guò)影響表面的壓縮性應(yīng)力層來(lái)降低斷裂模數(shù)［32］。另一方面，與其他表面處理如噴砂相比，拋光表面的斷裂模數(shù)有所改善，潤(rùn)濕性也有所提高［33］。通過(guò)拋光和其他技術(shù)，如噴砂或激光拋光，粘結(jié)強(qiáng)度之間的差異并不顯著［29］。也有研究提示，拋光或上釉不能恢復(fù)材料表面初始的抗斷裂性［34］。相比之下，任何未經(jīng)后續(xù)表面處理的研磨后的骨架，其表面與牙科陶瓷表現(xiàn)出較低的潤(rùn)濕性［35］。一項(xiàng)研究表明，骨架材料上的粗糙鉆孔（如150 μm）使單斜相減少，同時(shí)存在較高的損傷區(qū)（約9 μm），這可能是較低的能量造成的［36］

銑削是另一種表面處理方法，用于制備與貼面結(jié)合的骨架材料，無(wú)論何時(shí)對(duì)預(yù)先燒結(jié)的材料進(jìn)行銑削都會(huì)破壞骨料表面，使其粗糙和開(kāi)裂。因此，銑削后需要拋光。

研磨可能會(huì)在材料表面產(chǎn)生分布不均勻的大缺陷（如微裂紋），從而引起較高的應(yīng)力和單斜相相變，從而對(duì)斷裂模數(shù)和粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。由于研磨而導(dǎo)致的雙軸斷裂模數(shù)的降低，可以通過(guò)懸浮的顆粒磨擦來(lái)恢復(fù)［37］。以適當(dāng)?shù)姆绞窖心ィㄈ缬媒饎偵败囜槾嫣蓟u、慢速磨削、用冷卻劑），可能增加骨架的斷裂模數(shù)或?qū)ζ錄](méi)有負(fù)面影響［38］。對(duì)于氧化鋯骨架來(lái)說(shuō)，溫度升高會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的單斜相的形成，并對(duì)相變韌化產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，使用適宜的冷卻劑可防止由此產(chǎn)生的機(jī)械性能的惡化。

2.7.2 懸浮顆粒磨擦/噴砂

懸浮顆粒磨擦/噴砂表面處理技術(shù)，對(duì)骨料的表面形貌、微觀粗糙度、機(jī)械交聯(lián)的控制參數(shù)有影響，這些參數(shù)可影響斷裂模數(shù)、潤(rùn)濕性和界面結(jié)合強(qiáng)度，機(jī)械交聯(lián)的控制參數(shù)包括顆粒的類型、顆粒的大小、流動(dòng)性，以及與噴嘴的距離。

一般來(lái)說(shuō)，研磨方法及其說(shuō)明，是由氧化鋯骨架制造商針對(duì)每個(gè)品牌提供的，如果用在其他品牌上可能會(huì)對(duì)斷裂模數(shù)和材料的可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響［29］。若遵循制造商的建議，表面處理后的具有更好的表面兼容性，從而提高粘結(jié)強(qiáng)度［30］。然而，選擇合適的表面處理方法的普適性指南仍未制定，制造商也未能給予充分說(shuō)明。相比50 μm 氧化鋁顆粒，使用120 μm 氧化鋁顆粒進(jìn)行表面處理時(shí)會(huì)導(dǎo)致7%的單斜相出現(xiàn)，這被認(rèn)為是氧化鋯骨架斷裂模數(shù)顯著減少的原因。任何時(shí)候當(dāng)骨架經(jīng)表面處理后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生反向相變韌化，從而引起體積變化，進(jìn)一步降低了骨架強(qiáng)度。因此，在表面處理之后，應(yīng)該避免隨后進(jìn)行的燒結(jié)。噴砂可能導(dǎo)致臨界表面缺陷或次表層深度的空洞，這些缺陷可能成為裂紋萌生的首發(fā)位置，從而降低界面韌性。

噴砂過(guò)程中所使用的壓力，是控制表面粗糙度的另一個(gè)關(guān)鍵因素。在較高的壓力（0.4 和0.6 MPa）下，表面粗糙度會(huì)產(chǎn)生優(yōu)越的界面粘合，相反粗糙表面會(huì)出現(xiàn)大面積的表面缺陷、深度損傷，以及塑性變形的晶粒和馬氏體板材的存在；在較低的壓力下，顆粒的動(dòng)能將較低，塑性變形區(qū)將局限于撞擊區(qū)周圍，這取決于壓力和顆粒大小，由此產(chǎn)生的壓應(yīng)力將會(huì)改變，這將相應(yīng)地影響材料的強(qiáng)度。相反，一些研究結(jié)果表明，噴砂參數(shù)并不影響斷裂模數(shù)或粘結(jié)質(zhì)量［39］。還有報(bào)道［40］指出，無(wú)論噴砂參數(shù)如何，總能提高骨架的斷裂模數(shù)。適宜參數(shù)的噴砂工藝可以使骨架的斷裂強(qiáng)度、潤(rùn)濕性和粘結(jié)強(qiáng)度得到提高，從而產(chǎn)生最佳的相變?cè)鲰g效果，而且不存在過(guò)多的單斜相，因此處理后的材料更加可靠，沒(méi)有任何表面處理的不良影響［37］。關(guān)于噴砂參數(shù)也發(fā)現(xiàn)了相互矛盾的研究結(jié)論，例如在一項(xiàng)研究中認(rèn)為絕對(duì)壓力達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，那么在另一項(xiàng)研究中這個(gè)壓力可能會(huì)產(chǎn)生較差的結(jié)果，這是現(xiàn)實(shí)研究的窘境。

2.7.3 襯墊

襯墊在牙科材料中的基本作用是遮掩氧化鋯過(guò)多的白色，它還作為一個(gè)中間物來(lái)提供化學(xué)相容性，并在貼面和骨架材料之間產(chǎn)生一個(gè)平穩(wěn)過(guò)渡區(qū)。中間層可以增強(qiáng)相互擴(kuò)散，并提供對(duì)熱殘余應(yīng)力的抵抗。襯墊建議與層壓貼面一起使用，因?yàn)楫?dāng)它們與壓制貼面一起使用時(shí)會(huì)發(fā)生脫層。

襯墊材料的選擇對(duì)材料的可靠性至關(guān)重要。二硅酸鋰襯墊在貼面和骨架之間起到整合和熱膨脹作用。因此，襯墊的使用使界面具有更穩(wěn)定的性能和增強(qiáng)的剪切粘結(jié)強(qiáng)度。在組裝產(chǎn)物上使用高溫燃燒可以在界面上形成均勻的玻璃基體，以增強(qiáng)潤(rùn)濕性，提高剪切粘結(jié)強(qiáng)度。相反，劣質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)，例如刷狀粘貼，會(huì)產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致低效的潤(rùn)濕性，降低粘結(jié)強(qiáng)度，降低界面韌性，使可靠性打折扣。在選擇玻璃襯墊材料時(shí)，還應(yīng)始終考慮熱循環(huán)的影響。

2.8 貼面技術(shù)

貼面是在骨架上覆蓋牙科用陶瓷，以達(dá)到理想的美觀和厚度。貼面工藝是保證最終產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命的關(guān)鍵，其大致可分為分層、壓制和CAD/CAM 三大類。分層，即手工處理陶瓷層，然后對(duì)每一層進(jìn)行熱處理；壓制，即采用單一熱處理循環(huán)加壓的方式，這種技術(shù)也被稱為按壓、熱壓、加熱壓、壓過(guò)，或者在文獻(xiàn)中表述為過(guò)度按壓；CAD/CAM，即采用CAD/CAM 技術(shù)制作的與高強(qiáng)度貼面匹配的現(xiàn)成骨架，在文獻(xiàn)中也將其稱為CAD-on 或縱列分割技術(shù)。

貼面層的性能取決于使用的技術(shù)和材料。有間接證據(jù)表明［38］，由于貼面層的技術(shù)與材料因素，貼面和氧化鋯之間強(qiáng)力的界面粘結(jié)會(huì)導(dǎo)致完全的結(jié)合失效。使用白榴石或二硅酸鋰強(qiáng)化型貼面材料可降低斷裂風(fēng)險(xiǎn)，相比于非白榴石基貼面，含有可壓性白榴石的貼面可與氧化鋯形成優(yōu)良的粘合。由于熱循環(huán)因素，水基貼面顯示出可觸發(fā)低溫退化。比較制造方法時(shí)，研究表明分層和壓制工藝在最終產(chǎn)品的粘結(jié)強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性方面沒(méi)有顯著差異［41-42］。由于這個(gè)原因，無(wú)論制造路徑為何，不同貼面技術(shù)的產(chǎn)品具有相似的質(zhì)量。然而，也有矛盾的評(píng)價(jià)，使用分層和壓制技術(shù)在質(zhì)量和可靠性方面存在明顯的不同［24］。

由于在制造過(guò)程中使用的方法是非標(biāo)準(zhǔn)化的，在研究中存在差異是可以預(yù)期的。因此，對(duì)貼面工藝及制造變量的總體效果進(jìn)行了概括。

2.8.1 手工方法（分層）

產(chǎn)品的性能主要取決于牙科實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)人員的技能和已建立的工作程序，這些變量極大程度上控制了牙科骨架結(jié)構(gòu)的同質(zhì)性、缺陷總體（大小、數(shù)量、分布）及潤(rùn)濕性。

2.8.2 機(jī)器或控制工序（壓制或CAD/CAM）

預(yù)制鑄錠在模腔中熔化和過(guò)壓，這是一個(gè)高度受控制的工序，需要人工干預(yù)較少。然而，在處理自動(dòng)化流程和新材料時(shí)，由于受人工學(xué)習(xí)曲線的影響，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)受到影響。分層及壓制貼面技術(shù)對(duì)材料性能的影響主要受缺陷分布的影響，貼面折斷是源于陶瓷內(nèi)部的缺陷。研究結(jié)果表明，裂紋的萌生和擴(kuò)展過(guò)程受到缺陷總體的直接或間接控制［43］。CAD/CAM 貼面技術(shù)與其它兩種常規(guī)工藝（分層和壓制）相比，顯示出混合性效果：雖然CAD/CAM 貼面技術(shù)所制備的產(chǎn)品對(duì)老化不那么敏感，但與分層技術(shù)組裝的產(chǎn)品相比，其具有較低的抗斷裂性能；另一方面，由于其缺陷少，顯示出優(yōu)越的斷裂強(qiáng)度，造就了優(yōu)良的貼面質(zhì)量。CAD/CAM 貼面技術(shù)被證明是一種經(jīng)濟(jì)有效的生產(chǎn)技術(shù)，它減少了對(duì)生產(chǎn)者主觀和技術(shù)敏感性的依賴。

上述三種技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)顯示出有希望的結(jié)果，合并使用CAD/CAM 貼面技術(shù)和壓制技術(shù)，熱循環(huán)效果不顯著；使用雙層貼面技術(shù)，顯示了高粘結(jié)強(qiáng)度和優(yōu)越的界面；結(jié)合壓制技術(shù)和分層技術(shù)，顯示出優(yōu)良的力學(xué)和美學(xué)性能。總之，需進(jìn)一步的研究不同的制造技術(shù)組合，以提高牙科貼面的性能。

2.9 精整熱處理

熱處理是影響材料性能的主要因素，熱處理的參數(shù)是決定最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵，諸多研究對(duì)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

在熱處理過(guò)程中，熱傳遞系數(shù)、CTE、貼面與氧化鋯厚度比、化學(xué)成份、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及整體幾何形狀之間都是相關(guān)的，對(duì)冷卻循環(huán)的效果及在熱處理過(guò)程中發(fā)生的相變的效果進(jìn)行了廣泛的分析，其中冷卻循環(huán)對(duì)材料的性能幾乎沒(méi)有影響，冷卻速度和相變可能對(duì)牙科陶瓷有影響。緩慢的冷卻在牙科陶瓷內(nèi)會(huì)產(chǎn)生低熱梯度，使整個(gè)材料體均勻冷卻，從而有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行粘彈性弛豫。與快速冷卻相比，它會(huì)產(chǎn)生較低量級(jí)的應(yīng)力。快速的冷卻在牙科陶瓷內(nèi)產(chǎn)生較高的熱梯度，會(huì)在整個(gè)材料體內(nèi)造成不均勻的冷卻，從而沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行粘彈性弛豫，因此在貼面產(chǎn)生較高的應(yīng)力。在保持快速冷卻速率期間，也觀察到貼面內(nèi)存在較高量級(jí)的瞬態(tài)應(yīng)力。冷卻速率會(huì)使牙科陶瓷產(chǎn)生相變。白榴石貼面在極慢的冷卻過(guò)程中顯示出重結(jié)晶，這導(dǎo)致白榴石的立方相向四方相轉(zhuǎn)變，而產(chǎn)生不理想的拉應(yīng)力，這對(duì)牙科材料質(zhì)量有顯著的影響，故而白榴石貼面材料適宜在快速冷卻速率下進(jìn)行冷卻循環(huán)。非白榴石基牙科材料，在更快的冷卻速率下會(huì)誘發(fā)更高的瞬態(tài)應(yīng)力，因此非白榴石基牙科材料更適宜在緩慢的冷卻速率下冷卻。

熱處理循環(huán)往往是非標(biāo)準(zhǔn)化的，一項(xiàng)研究的結(jié)果與另一項(xiàng)研究的結(jié)果不具可比性。此外，還有一些發(fā)現(xiàn)與其他發(fā)現(xiàn)相矛盾。遵守貼面制造商的說(shuō)明是實(shí)現(xiàn)理想的質(zhì)量必不可少的［44］，然而制造商的說(shuō)明書(shū)中通常沒(méi)有明確的冷卻速率定義。由于熱處理足夠清晰的標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，而導(dǎo)致每一個(gè)產(chǎn)品都具有不可預(yù)知的性能，因此需要一個(gè)經(jīng)過(guò)科學(xué)驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)熱處理程序來(lái)保證產(chǎn)品的完整性。

2.10 厚度比及其他幾何學(xué)因素

2.10.1 厚度比

諸多幾何學(xué)因素對(duì)產(chǎn)品性能有重要影響。厚度是影響氧化鋯基牙科材料殘余應(yīng)力大小、性質(zhì)和分布的關(guān)鍵幾何學(xué)因素［45］。厚度比是指貼面牙科陶瓷與氧化鋯瓷面的厚度之比。對(duì)于給定的總厚度，隨著貼面厚度的減小和厚度比率的減小，熱應(yīng)力隨之降低，從而進(jìn)一步提高了牙科材料的性能。有限元分析顯示，當(dāng)厚度比從2∶1 變?yōu)?∶2 時(shí)，殘余應(yīng)力減少了50%［15］。同時(shí)，較低的厚度比顯示出較高的相位角（在界面裂紋尖端滑動(dòng)模態(tài)和開(kāi)放模態(tài)之比），這使牙科材料具有較高的界面韌性和最大的抗裂紋擴(kuò)展能力。相反，對(duì)于較厚的貼面（即較高的厚度比），理想的應(yīng)力模式也應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)。由于牙科陶瓷的熱擴(kuò)散率低、熱容量高、熱導(dǎo)率低，在冷卻過(guò)程中一個(gè)厚瓷片將有一個(gè)固化的外表面和一個(gè)粘性的內(nèi)表面，以限制粘性液體的含量，這導(dǎo)致差別性的熱收縮和高的熱梯度，由于傳熱不佳，導(dǎo)致貼面層會(huì)有更高的殘余熱應(yīng)力，這些應(yīng)力足以誘發(fā)微裂紋［46］。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，與其他區(qū)域相比，尖頂區(qū)域的貼面厚度較高且不均勻，容易受到較高的熱殘余應(yīng)力、降低的斷裂模數(shù)和陡峭的尖頂傾斜的影響，因此在尖頂區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)貼面失效。由于小半徑的彎曲區(qū)域是應(yīng)力集中的最佳位置，采用解剖性結(jié)構(gòu)和均勻較薄的貼面方法對(duì)制備設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，從而減小了殘余應(yīng)力，降低了預(yù)成型貼面失效的風(fēng)險(xiǎn)。一般來(lái)說(shuō)，增加骨架厚度可以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，但骨架的厚度程度受制于其他參數(shù)，如美學(xué)外觀和熱梯度，最小的貼面厚度應(yīng)保持達(dá)到所需的美學(xué)效果及耐熱循環(huán)的影響和耐磨損，因此建議使用合適的厚度比。

2.10.2 其它幾何學(xué)參數(shù)

氧化鋯基牙科材料的整體幾何形狀對(duì)材料內(nèi)部的熱應(yīng)力模式有顯著影響，材料的形狀潛在地改變開(kāi)裂的最大拉應(yīng)力的位置。在扁平試件中，裂紋趨向于從貼面的頂端發(fā)生，反之冠狀試件則趨向于從界面處發(fā)生裂紋，因此從扁平試件獲得的結(jié)果不應(yīng)外推到冠狀試件［46］。盡管如此，Tanaka 等［47］使用相同的厚度組合試件對(duì)材料內(nèi)部的熱應(yīng)力模式進(jìn)行了研究，結(jié)果表明不同形狀試件產(chǎn)生了相似的應(yīng)力模式。牙科骨架設(shè)計(jì)是影響結(jié)構(gòu)承載能力的重要方面［38］。在切片準(zhǔn)備中增加了額外的頸圈的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)改善了骨架抗折斷強(qiáng)度，同時(shí)還提高了技術(shù)性能和生物相容性［48］。低厚度比的改良全冠設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是各區(qū)域的貼面厚度均勻，這種設(shè)計(jì)已經(jīng)顯示出可以在負(fù)載時(shí)提供解剖學(xué)支撐。均勻的低貼面厚度減少了在冷卻周期中有較高的熱應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)，從而改善了材料的整體性能［38，49］。其他幾何學(xué)方面因素，如完成線設(shè)計(jì)對(duì)短期疲勞或抗斷裂性能沒(méi)有影響，肩臺(tái)部的高度作為一個(gè)應(yīng)力吸收器可提高抗斷裂能力［50］。但是，也有的研究顯示，牙科陶瓷肩臺(tái)高度可能對(duì)折斷負(fù)荷沒(méi)有任何影響。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)氧化鋯基牙科材料的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)材料性能的影響進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)果表明，雖然對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，但研究結(jié)果之間存在差異和變異，造成這些差異的最可能的原因是對(duì)氧化鋯牙科材料制造參數(shù)缺少一種通用的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，以致制造標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，建立材料預(yù)測(cè)模型的可靠性、準(zhǔn)確性也有待商榷。因此，建議采用以下幾點(diǎn)來(lái)確定最佳的解決方案。

（1）貼面的早期失效影響了氧化鋯基牙科材料的完整性，熱應(yīng)力是影響牙科陶瓷早期碎裂的主要因素。建議對(duì)牙科陶瓷在較高溫度下的性能進(jìn)行評(píng)估，特別是對(duì)過(guò)渡區(qū)。研究牙科陶瓷的性能，可為深入了解不良熱殘余應(yīng)力的原因提供必要的借鑒。

（2）各種變量對(duì)材料性能的影響是相互關(guān)聯(lián)的，而不是孤立的。建議進(jìn)一步研究以氧化鋯為基礎(chǔ)的牙科材料，綜合每個(gè)參數(shù)對(duì)其總體性能的影響。

（3）采用有限元法，在材料行為學(xué)方面進(jìn)行探索，這些方面包括貼面的粘彈性弛豫、氧化鋯的各向異性行為和相變。

（4）推動(dòng)牙科材料實(shí)驗(yàn)室的方法，向制造參數(shù)評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)氧化鋯基牙科材料理想性能的關(guān)鍵。

（5）除了以氧化釔作為穩(wěn)定劑制備氧化鋯以外，還可加入氧化鈰、氧化釹、氧化鐠、氧化鑭、氧化鐿、氧化釤等稀土元素氧化物及多元稀土氧化物，得到具有不同的或更加優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、生物學(xué)的氧化鋯基牙科材料，以適應(yīng)未來(lái)更廣泛的需要。