Исследование методом акустической микроскопии упругих свойств керамических материалов после стандартного и скоростного обжига

Введение. Современные стоматологические материалы, такие как многослойный диоксид циркония (YSZ), дисиликат лития (IPS e.max), а также усовершенствованный дисиликат лития (CEREC Tessera), должны сочетать высокую прочность и эстетику. Для их всесторонней оценки традиционных разрушающих механических испытаний недостаточно. Более перспективным является неразрушающий контроль методом импульсной акустической микроскопии. Этот метод позволяет детально исследовать упругие свойства и микроструктуру керамики, в том числе после различных режимов спекания.

Материалы и методы. Образцы в виде прямоугольных призм (14×4×2 мм) были изготовлены методом CAD/CAM-фрезерования. Многослойные диоксид-циркониевые заготовки ориентировали в диске для варьирования содержания оксида иттрия. После фрезерования их спекали в стандартном и скоростном режимах. Образцы из силикатной керамики обрабатывались только скоростным обжигом. Дополнительная обработка после спекания не проводилась. Оценка упругих характеристик выполнена на импульсном акустическом микроскопе SIAM 2017. По данным А-сканов измерялись скорости продольных и поперечных звуковых волн. На основе этих скоростей и плотности материала были рассчитаны модули упругости: сдвиговый (G), всестороннего сжатия (K), Юнга (E) и коэффициент Пуассона (µ).

Результаты и выводы. Установлены характерные значения упругих констант для двух классов материалов: коэффициент Пуассона диоксида циркония (~0,33) статистически значимо выше, чем у стеклокерамики на основе дисиликата лития (0,24–0,25). Режим обжига оказывает систематическое влияние на структуру материала: скоростной обжиг приводит к снижению плотности (что связано с остаточной пористостью) и незначительному, но фиксируемому снижению модуля упругости. Полученные данные о различии упругих свойств материалов должны учитываться при клиническом выборе керамики и проектировании конструкций, особенно в зонах повышенной функциональной нагрузки, для обеспечения долговечности протезов.

1. Inokoshi M., Liu, H., Yoshihara K., Yamamoto M., Tonprasong W., Benino Y., Minakuchi S., Vleugels J., Van Meerbeek B., & Zhang, F. (2023). Layer characteristics in strength-gradient multilayered yttria-stabilized zirconia. Dental materials: official publication of the Academy of Dental Materials, 39(4),430–441. https://doi.org/10.1016/j.dental.2023.03.015

2. Villalobos-Tinoco J., Floriani F., Rojas-Rueda S., Mekled S., Conner C., Colvert S., & Jurado C.A. (2025). Enhancing Smile Aesthetics and Function with Lithium Disilicate Veneers: A Brief Review and Case Study. Clinics and practice, 15(3),66. https://doi.org/10.3390/clinpract15030066.

3. Demirel M., Diken Türksayar A.A. & Donmez M.B. (2023). Translucency, color stability, and biaxial flexural strength of advanced lithium disilicate ceramic after coffee thermocycling. Journal of esthetic and restorative dentistry: official publication of the American Academy of Esthetic Dentistry ... [et al.], 35(2),390–396. https://doi.org/10.1111/jerd.12960).

4. Ненашева Е.А., Мороков Е.С. (2023). Анализ прочности образцов многослойного диоксида циркония для зубопротезирования с помощью акустической микроскопии. Национальная ассоциация ученых, (86-2), 14–18.

5. Goryainova K.E., Morokov E.S., Retinskaja M.V., Rusanov F.S., Apresyan S.V., Lebedenko I.Yu. The Micromorphological Research of the Internal Structure of Chairside CAD/CAM Materials by the Method of Scanning Impulse Acoustic Microscopy (SIAM). Open Dentistry Journal, 2018, 12, 125–132. doi: 10.2174/1874210601812010125).

6. Morokov N., Yabbarov N., Sedush A., Bogachenkov A., Malykhin V., Demina P. Azarkevich E., Nikolskaya M., Chirkina M., Sokol. Observation of discrepancy between the degradation of polymer scaffolds in vitro and in vivo according to high-resolution ultrasound technique. European Polymer Journal, 2023, 195. 112248 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112248.

7. Morokov E., Titov S., Levin V. In situ high-resolution ultrasonic visualization of damage evolution in the volume of quasi-isotropic CFRP laminates under tension. Composites Part B 247 (2022) 110360. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110360.

8. Galal R.M., Elhotieby M.M., Hamza G.E. & Aldimiery Y. (2024). Assessement of different materials used for fabrication of fixed free fixed dental prostheses. Finite element analysis. Research Square (Research Square). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3972485/v1.

9. Kaur H. (2025). The Mechanical behaviour of crowns fabricated from Multilayered Zirconia for mandibular molars in bruxers using Finite Element Analysis (FEA). In University of Manitoba, A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies of the University of Manitoba in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF DENTISTRY (PROSTHODONTICS) [Thesis].