Βασικά στοιχεία–Φυσικές ιδιότητες

Το χημικό στοιχείο Ζιρκόνιο είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 40 και ατομικό βάρος 91,224.

Λόγω της υψηλής αντοχής του στη διάβρωση και τη θερμότητα, χρησιμοποιείται για την κατασκευή ειδικών βαλβίδων και αντλιών. Στην καθαρή του μορφή βρίσκει χρήση στους ατομικούς αντιδραστήρες. Το οξείδιό του χρησιμοποιείται ως πυρίμαχο υλικό για την κατασκευή καλουπιών χυτών αντικειμένων και για την επένδυση κλιβάνων υψηλών θερμοκρασιών. Τα ορυκτά του είναι πολύτιμοι ή ημιπολύτιμοι λίθοι.

Το ζιρκόνιο βρίσκει εφαρμογή στην Ιατρική (και συγκεκριμένα στην Ορθοπεδική) από το 1969 και ευρέως από το 1989 για την αποκατάσταση της κεφαλής του ισχίου, αντικαθιστώντας υλικά όπως το τιτάνιο και η αλουμίνα. Στην οδοντιατρική συναντάται ως ζιρκονία (ΖrO2). Oι τιμές των μηχανικών της ιδιοτήτων είναι οι υψηλότερες που έχουν ποτέ αναφερθεί σε οδοντιατρικό κεραμικό σύστημα.

Οι φυσικές ιδιότητες της ζιρκονίας την καθιστούν ένα υλικό εξαιρετικά φιλικό προς τους ιστούς του στόματος. Οι κυριότερες είναι:

-  Υψηλή βιοσυμβατότητα (Σε σύγκριση μεταξύ βίδων επούλωσης τιτανίου και ζιρκονίας στο ίδιο στόμα αυτές της ζιρκονίας παρουσίασαν μικρότερη φλεγμονώδη αντίδραση στους ιστούς και χαμηλότερη βακτηριακή αποίκιση).

-  Λευκό χρώμα που προσομοιάζει με εκείνο του φυσικού δοντιού.

-  Ακτινοσκιερότητα (είναι δυνατή η ακτινογραφική του απεικόνιση).

-  Προάγει την πρόσφυση των μαλακών ιστών στην επιφάνειά της.

-  Αντοχή στην υγρασία (σε σχέση με όλα τα υπόλοιπα ολοκεραμικά υλικά).

-  Υψηλή αντοχή στην κάμψη: 1400 Μpa

-  Σκληρότητα κατά Vickers: 1200

-  Αντοχή στην πίεση:  2000 Mpa

-  Πολύ υψηλό σημείο τήξης: 2.370 C

Το ζιρκόνιο είναι πολυφασικό υλικό δεδομένου ότι η κρυσταλλική του δομή δεν είναι σταθερή. Ανάλογα με τις συνθήκες  θερμοκρασίας και πίεσης παρουσιάζει τρεις κρυσταλλικές φάσεις, την κυβική, την τετραγωνική και την μονοκλινή με δυνατότητα του υλικού να μεταπίπτει από τη μια φάση στην άλλη. Η συγκεκριμένη ιδιότητα είναι σημαντικότατη αφού μπορούμε να βελτιώσουμε τις φυσικές ιδιότητες του υλικού στρέφοντας την μετάπτωση του υλικού προς την επιθυμητή κρυσταλλική φάση. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται ισχυροποίηση μέσω μετασχηματισμού (transformation toughening) και με βάση αυτή η ζιρκονία «αυτοεπιδιορθώνει» τα μικροκατάγματα που αναπτύσσονται μέσα στη δομή του υλικού. Ο μηχανισμός της ισχυροποίησης της δομής του ζιρκονίου ενεργοποιείται όταν π.χ. κατά τη δημιουργία μιας ρωγμής το υλικό μεταπίπτει από την τετραγωνική στην μονοκλινή μορφή του. Κατά τη μετάπτωση αυτή οι κρύσταλλοι του υλικού αυξάνουν τον όγκο τους κατά 3-5% σταματώντας την επέκταση της ρωγμής.

Η μορφή ζιρκονίας που χρησιμοποιείται στην προσθετική είναι αυτή με σταθεροποιημένη τετραγωνική κρυσταλλική δομή (Υ-ΤΖΡ) . Αυτό επιτυγχάνεται με προσθήκη οξειδίου του υτρίου (Υ2Ο3) κατά 3% αλλά και άλλους σταθεροποιητικούς παράγοντες (ΜgO, CaO).

Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να κατεβάσετε το Ζirkonia.pdf (500 kb)

Πίσω