bài báo cáo quá trình 2 môn vật liệu học material science

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÀI BÁO CÁO QUÁ TRÌNH 2

MÔN: VẬT LIỆU HỌC (Material Science)_Mã môn: 605015_

Giảng viên hướng dẫn: Thầy Phan Vũ Hoàng Giang

MSSV - Tên thành viên: 62100738 – Nguyễn Thị Minh Thư (Nhóm trưởng)

62101016 – Nguyễn Phương Thiên Nhi 62100190 – Đỗ Ngọc Quỳnh Như 62101004 – Nguyễn Bảo Ngọc

HỌC KỲ 1 / NĂM HỌC 2023 – 2024

MỤC LỤC

NỘI DUNG BÁO CÁO 3

I.PHẦN TỔNG QUAN 3

a)Giới thiệu vật liệu Ceramics: 3

b)Nhu cầu trong cuộc sống: 3

c)Giới thiệu khái quát về sứ nha khoa 3

II.THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU 4

NỘI DUNG BÁO CÁO

I.PHẦN TỔNG QUAN

a) Giới thiệu vật liệu Ceramics:

Vật liệu Ceramics là gì? Bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp - keramos, Ceramics có nghĩa là “ đồ Ceramics” Có 2 loại Ceramics chính là Ceramics truyền thống và Ceramics tiên tiến (Ceramics hiện đại):

 Ceramics truyền thống: được làm từ đất đất sét (đồ gốm, đồ sành, đồ sứ, kaolin,v.v.)  Ceramics tiên tiến (Ceramics hiện đại): có hiệu suất cao hơn được làm từ chất liệu oxide (

Al2O3, Zr 02) hoặc phi oxide (oxygen ,nitrogen , hydrogen, chlorine,v.v.)

Về mặt hóa học, Ceramics là hỗn hợp chặt chẽ liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion.

b) Nhu cầu trong cuộc sống:

Vật liệu Ceramics tiên tiến thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, điện tử, ô tô, v.v Trong y tế, vật liệu Ceramics có vai trò quan trọng cho việc khôi phục răng bị mục nát, hư hỏng hoặc mất vì chúng có độ bền cao, độ mài mòn và khả năng tương thích sinh

học tốt Ngoài ra, trong nha khoa thẫm mỹ, Ceramics là nguyên liệu chủ yếu tạo ra răng sứ (sứ nha khoa).

c) Giới thiệu khái quát về sứ nha khoa

Sứ nha khoa (bao gồm các vật liệu toàn sứ), trong những năm gần đây đã phát triển mạnh mẽ - trở thành điểm nhấn trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng lâm sàng của vật liệu nha khoa Sự phổ biến bắt nguồn từ tính ưu việt của Ceramics so với các loại vật liệu khác được làm bằng

hợp kim Titan hoặc CoCr Bên cạnh những tính năng như hiệu suất cơ học (bao gồm độ bền, độ

độ cứng, độ dẻo dai, độ uốn cong, độ xoắn, độ nén và độ kéo) và sự trơ về mặt hóa học.

Những ưu điểm vượt trội về khả năng tương thích sinh học và đặc tính quang học khiến cho phục hình toàn sứ trở thành lựa chọn hàng đầu cho những bệnh nhân dị ứng với kim loại hoặc muốn có một vẻ ngoài thẩm mỹ vượt trội.

II.THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆUa) Thành phần của vật liệu

Thành phần của răng sứ chủ yếu cấu tạo từ các khoáng tinh thể và mạng lưới tinh thể của nó Bao gồm feldspar, thạch anh và nhôm oxide và có thể có thêm kaolin trong mạng lưới tinh thể.

Trong đó:

Feldspar (K2O− Al2O3−6 SiO2): là một chất khoáng chủ yếu từ nhôm oxide, silica, kali, soda và alumina Có đơn vị cấu trúc trong mạng tinh thể là alumina và silica liên kết với nhau Có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất và có chức năng kết dính các nguyên liệu lại với nhau.

Thạch anh: là khoáng chất chứa nguyên tố silic và oxy Nên sự khác biệt giữa thạch anh và Feldspar là nguyên tố hóa học chính trong thạch anh là silica và Feldspar là nhôm Nút mạng

trong thạch anh bao gồm Si và O Làm tăng khả năng bền nhiệt của răng sứ, vì điểm nóng chảy

của SiO2 tương đối cao Cho nên đóng góp một phần vào giữ cho ổn định khối lượng trong quá trình gia nhiệt, tạo khung cho các phần khác Nó còn đóng vai trò làm chất độn trong phục hình răng sứ.

Kaolin ( Al2O3 2 SiO2.2 H2O): là một loại đất sét thường được lấy từ đất đá bị phong hóa hóa

học hay thủy nhiệt có chứa alumina và silica, và được dùng làm chất kết dính, tăng khả năng tạo khuôn của răng sứ không nung Giúp cho răng sứ có độ đục màu giống với răng thật hơn, mang tính chân thật hơn cho răng.

Chất điều chỉnh (VD: K , Na, Ca hoặc oxide basis): làm gián đoạn tính nguyên vẹn của mạng

tinh thể của Silica và hoạt động như chất trợ dung, làm giảm nhiệt độ của hỗn hợp và tăng tính lưu động khi nung.

Chất tạo màu (Fe/¿oxide , Cu oxide , MgO , TiO2và Co oxide): cung cấp một lớp phủ phù hợp

cho việc phục hồi màu sắc của răng, giúp trông tự nhiên hơn.

Zr /Ce /Sn oxides , và Uranium oxide: có chức năng giúp phát triển độ đục thích hợp cho răng

sứ.

b) Cấu trúc của vật liệu

Ceramics có thể ở hình dạng kết tinh hoặc vô định hình Cấu trúc phụ thuộc vào thành phần, tính toàn vẹn bề mặt và lỗ hổng Tính chất cơ học và quang học chủ yếu phụ thuộc vào bản chất và số lượng pha tinh thể (vô định hình) có trong cấu trúc Càng nhiều pha tinh thể thì độ trong suốt của ceramics càng nhiều Tuy nhiên, nó sẽ làm suy giảm cấu trúc của ceramics làm lan rộng các vết nứt trong mạng Khiến mạng lưới tinh thể xuất hiện nhiều lỗ hổng hơn làm răng sứ mất đi độ đặc khít tăng khả năng kém bền, ít chịu được mài mòn lâu.

Mặt khác, thay vì gia tăng pha tinh thể làm ảnh hưởng xấu đến răng sứ, thì người ta sẽ gia tăng tính chất cơ học của răng sứ làm thay đổi tính mỹ quan cho răng sứ hơn Về cơ bản thì porcelains rất yếu và giòn dẫn đến kém bền dưới áp lực thấp, gần đây với sự phát triển của khoa học trong việc xử lý răng sứ trong nha khoa bằng cách cho thêm các chất độn phù hợp gia tăng tính bền và chịu nhiệt hơn như alumina, zirconia và hydroxyapatite (dạng calci phosphat tự nhiên có tính tương thích sinh học cao với tế bào và mô dễ được cơ thể hấp thụ nên không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người).

 Ceramics vô định hình (Non- Crystalline): bao gồm fenspat, silica, alumina trong pha thủy tinh vô định hình.

 Ceramics kết tinh (Crystalline): Là vật liệu Ceramics được tạo thành từ các tinh thể alumina và leucite, cùng với đó là các tinh thể thủy tinh Ví dụ: kính cường lực được làm từ soda - lime glass ( Crystalline ceramics).

III.TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNGa) Tính chất của vật liệu

 Răng sứ mang tính thẩm mỹ cao, có khả năng tương thích sinh học với các mô mềm ( nướu, lợi ) trong miệng vì chúng không gây ra phản ứng hóa học với các enzymes trong khoang miệng.

 Cấu trúc phục hồi của vật liệu Ceramics cụ thể là sứ dùng để làm răng quan trọng nhất là tính chất vật lý và tính chất cơ học.

 Tính chất vật lý và cơ học của răng sứ tân tiến ngày nay

+ Tính chất vật lý: độ cứng là 900 MPa trong khi răng thật chỉ có 200 MPa, tính chống ăn

mòn, giòn.

+ Tính chất cơ học: dẫn điện kém, không bị biến dạng và có độ đàn hồi 1300 MPa, nóngchảy ở nhiệt độ cao (1200−1450° C).

Compressive strength (cường độ chịu nén) 330 MPa

Diametral tensile strength (ứng suất cắt) 34 MPa

Transverse strength (độ bền uốn ngang) 62−90 MPa

Shear strength (ứng suất cắt) 110 MPa

Surface hardness (bề mặt chống trầy) 460 KHN

Specific gravity (Khối lượng riêng tương đối) 2.2 – 2.3 gm/c m3

Thermal conductivity (độ dẫn nhiệt) 0.0030 Cal /Sec /c m2

Thermal diffusivity (độ khuếch tán nhiệt) 0.64 mm2

Coefficient of Thermal expansion (hệ số giãn nở nhiệt ) 12 ×10−6

/° C

 Ưu điểm và nhược điểm

 Điểm mạnh phụ thuộc vào sự xuất hiện của các thành phần cấu tạo nên bề mặt

 Sứ nha khoa có khả năng chịu ứng suất nén rất tốt, tuy nhiên, chúng lại chịu tác dụng kém của ứng suất kéo và ứng suất cắt Điều này tạo nên tính chất giòn cho vật liêu sứ và có xu hướng dễ gãy dưới tác động của ứng suất kéo

 Các dạng gãy lâm sàng của cấu trúc là các vết nứt xuất hiện ở bề mặt nhai (là phần tiếp xúc với thức ăn, mài mòn thức ăn), tính từ bề mặt men răng bên dưới điểm tiếp xúc và từ mép mão răng cùng với đầu nối trong răng sứ bán phần ( răng sứ kim loại) cố định Các khiếm khuyết về cấu trúc dẫn đến hỏng răng giả bằng sứ Các vết nứt có thể phát sinh dưới dạng các vết nứt vi mô có kích thước dưới milimet; trong quá trình chế tạo các bộ phận giả bằng sứ và dưới tác động của lực nhai trong khoang miệng.

 Độ bền mỏi (Fatigue strength) đóng vai trò quan trọng đối với độ bền và tuổi thọ của phục hình răng bằng sứ nha khoa Độ bền mỏi là ứng suất cao nhất mà vật liệu có thể chịu được trong một số chu kỳ nhất định mà không bị đứt Độ bền mỏi bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường Cụ thể nước đi vào các vết nứt mới hình thành và phá vỡ các liên kết cố định giữ các bức tường vết nứt lại với nhau và dẫn đến sự bắt đầu của vết nứt, các vết nứt bắt đầu phát triển chậm lại và tiến triển đều đặn theo thời

gian,nước tăng tốc ở mức độ áp lực cao hơn và cuối cùng dẫn đến đến các vết nứt hoàn toàn.

 Bề mặt khó trầy xước của ceramics rất cao nên chúng có thể mài mòn răng tự nhiên hoặc nhân tạo.

 Ceramics là chất cách nhiệt tốt nên răng sứ có đặc tính cũng như hiệu suất giãn nở nhiệt gần như bằng răng tự nhiên.

 Độ bám dính của phục hình sứ với răng tự nhiên cũng đóng vai trò quan trọng đối với độ bền của việc phục hình Sự thành công của phục hồi cố định phụ thuộc vào việc sử dụng chất gắn( xi măng nha khoa) và kỹ thuật trét Các loại xi măng nha khoa phổ

biến hiện nay: xi măng dựa trên nền kẽm oxide (ZnO), xi măng dựa trên nền nhựa

b) Ứng dụng của vật liệu

 Ceramics truyền thống: làm các vật dụng gốm, sứ, sành, kaolin như bát, các vật trang trí,trang sức, v.v.

 Ceramics tiên tiến: sử dụng trong các vật liệu bán dẫn, các thành phần cơ khí của động cơ máy bay, vật liêu y sinh( ghép xương, răng giả, )

 Răng sứ là một trong những ứng dụng phổ biến của vật liệu ceramics tiên tiến Phục hồi răng bị hư hỏng: sâu răng, răng nứt nẻ, gãy răng, răng ố vàng, răng thưa Giúp tăng tính thẩm mĩ, hỗ trợ sức khỏe, v.v.

IV.ĐÁNH GIÁ ĐIỂM QUÁ TRÌNH

V.LỜI CẢM ƠN

Xin cảm ơn giảng viên bộ môn Vật liệu học - TS Phan Vũ Hoàng Giang đã giảng dạy tận tình, chi tiết để chúng em có đủ kiến thức vận dụng trong bài báo cáo này Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm báo cáo cũng như các hạn chế về kiến thức, trong bài báo cáo chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong được sự góp ý cũng như đánh giá từ phía thầy để bài báo cáo được hoàn thiện hơn Chúng em chúc thầy thật nhiều sức khỏe cùng với đạt được nhiều thành công hơn nữa trong công việc.

VI.TÀI LIỆU THAM KHẢO

HẾT