浆料配比对3D打印牙科二硅酸锂陶瓷的微观结构和性能的影响

林保欣, 陈小瑄, 李如意, 万乾炳, 裴锡波

华西口腔医学杂志 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (02) : 175-182.

浆料配比对3D打印牙科二硅酸锂陶瓷的微观结构和性能的影响

  • 林保欣, 陈小瑄, 李如意, 万乾炳, 裴锡波
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摘要

目的 使用基于立体光固化成型(SLA)原理的3D打印技术成型牙科用二硅酸锂陶瓷,以探讨不同浆料配比对热处理后样本的微观结构及性能的影响。方法 以3D打印成型二硅酸锂为实验组,商品化的IPS e.max CAD切削类二硅酸锂陶瓷为对照组。实验组选用不同粒径的二硅酸锂陶瓷粉体材料(纳米级和微米级),与丙烯酸酯类光固化树脂混合,并调整浆料中实验原料的比例,配制5组陶瓷浆料(S1组-S5组)。根据浆料的流变特性、稳定性等状况评估其3D打印性能并筛选出适宜配比。对优选配比的实验组进行打印、脱脂及烧结程序,检测实验组的微观结构、晶体学信息以及收缩率,同时测量其弯曲强度、弹性模量、维氏硬度、断裂韧性等力学性能,与对照组进行比较。结果 5组中筛选出2组用于3D打印的高固含量(75%)二硅酸锂陶瓷浆料(S2组和S3组)。X射线衍射及扫描电子显微镜结果显示,在S2组和S3组中,二硅酸锂均为主要晶相,显微结构为细长均匀、排列致密的晶体;二硅酸锂晶粒尺寸分别为(559.79±84.58) nm和(388.26±61.49) nm (P<0.05)。能谱分析结果显示,2组陶瓷样本均含有较高比例的Si和O元素。热处理后2组陶瓷样本的收缩率为18.00%~20.71%。2组的所有力学性能测试结果差异均无统计学意义(P>0.05),弯曲强度分别为(231.79±21.71) MPa和(214.86±46.64) MPa,低于IPS e.max CAD组(P<0.05);弹性模量分别为(87.40±12.99) GPa和(92.87±19.76) GPa,与IPS e.max CAD组差异无统计学意义(P>0.05);维氏硬度分别为(6.53±0.19) GPa和(6.25±0.12) GPa,高于IPS e.max CAD组(P<0.05);断裂韧性分别为(1.57±0.28) MPa·m0.5和(1.38±0.17) MPa·m0.5,与IPS e.max CAD组差异无统计学意义(P>0.05)。结论 不同粒径级的二硅酸锂陶瓷粉体组合,可获得高固含量(75%)、有适宜的黏度和稳定性的浆料。3D打印技术可成功制备牙科二硅酸锂陶瓷样本,热处理后样本的收缩率较小,微观结构符合二硅酸锂陶瓷的晶相,力学性能接近切削类二硅酸锂陶瓷。

关键词

3D打印 / 立体光固化成型技术 / 二硅酸锂 / 牙科陶瓷 / 浆料配比

中图分类号

R783.1

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林保欣, 陈小瑄, 李如意, 万乾炳, 裴锡波. 浆料配比对3D打印牙科二硅酸锂陶瓷的微观结构和性能的影响. 华西口腔医学杂志. 2025, 43(02): 175-182

基金

国家重点研发计划(2022YFC2410103); 国家自然科学基金(82471021)

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