Energia para fratura da interfase de uma zircônia multicamadas em modo misto de teste

Abstract

As zircônias odontológicas são notadamente conhecidas por suas propriedades biomecânicas, e evoluíram de um material branco e opaco para um material com gradiente de translucidez e múltiplas indicações clínicas. Dentre a última geração destes materiais, estão as zircônias multicamadas gradadas, que possuem um gradiente microestrutural com gradação de ítria. A zona de transição, ou interfase, entre essas camadas ainda é pouco descrita pela literatura. O presente estudo se dá diante da hipótese de que a interfase seja uma zona frágil das zircônias multicamadas, e investiga a energia necessária para separá-las, ou seja, a tenacidade à fratura da interfase. Espécimes do tipo Brazil-nut foram confeccionados para o cálculo da energia necessária para a fratura interfásica em diferentes angulações da zircônia multicamadas, verificando modalidades de falhas mistas, por tração ou por cisalhamento em testes de compressão, utilizando 3Y-TZP e 5Y-PSZ puras como controle. Os grupos foram divididos de acordo com a zircônia testada, o ângulo de teste e o envelhecimento hidrotérmico; a tenacidade à fratura da interfase se deu em N/m. Os espécimes fraturados foram submetidos à uma análise fractográfica detalhada, com classificação dos tipos de falha, caracterização em MEV e EDS. Os resultados dos testes da multicamadas foram submetidos ao teste ANOVA de 2 fatores, indicando diferença estatística entre os ângulos, mas não quanto ao envelhecimento. O teste post-hoc de Tukey revelou que a energia para fratura interfásica em 25º, predominantemente por força de cisalhamento, é significativamente maior do que os demais grupos [baseline: 964,74 (± 202,43); envelhecido: 1389,12 (± 978,47) N/m], exceto quando comparado a 15º [baseline: 1006,09 (± 373,13); envelhecido: 798,43 (± 108,67) N/m], que não difere estatisticamente de nenhum dos outros grupos. Os valores da energia interfásica para fratura de uma zircônia multicamadas se mostraram intermediários entre a 5Y-PSZ e a 3Y-TZP, sem diferença significante da multicamadas com a 3Y-TZP e ambas com diferença significativa para a 5Y-PSZ. A tenacidade à fratura da interfase de uma zircônia multicamadas, uma importante propriedade para o bom desempenho clínico do material, não foi afetada pelo envelhecimento hidrotérmico e é menor sob tensões de tração do que de cisalhamento. Os padrões de fratura variaram mas não houve diferenças em comparação aos grupos controle.

Dental zirconias are well known for their biomechanical properties, and have evolved from a white, opaque material to one with a gradient of translucency and multiple clinical indications. Among the latest generation of these materials are graded multilayer zirconias, which have a microstructural gradient with yttria gradation. The transition zone, or interphase, between these layers is still poorly described in the literature. This study is based on the hypothesis that the interphase is a fragile zone in multilayer zirconias, and investigates the energy required to separate them, i.e. the fracture toughness of the interphase. Brazil-nut specimens were made to calculate the energy required for interphase fracture at different angles of the multilayer zirconia, checking for mixed, tensile or shear failure modes in compression tests, using pure 3Y-TZP and 5Y-PSZ as a control. The groups were divided according to the zirconia tested, the test angle and hydrothermal ageing; the fracture toughness of the interphase was measured in N/m. The fractured specimens were subjected to detailed fractographic analysis, with classification of failure types, SEM and EDS characterization. The results of the multilayer tests were submitted to the 2-way ANOVA test, indicating a statistical difference between the angles, but not in terms of aging. Tukey's post-hoc test revealed that the energy for interphase fracture at 25º, predominantly by shear force, is significantly higher than the other groups [baseline: 964.74 (± 202.43); aged: 1389.12 (± 978.47) N/m], except when compared to 15º [baseline: 1006.09 (± 373.13); aged: 798.43 (± 108.67) N/m], which does not differ statistically from any of the other groups. The interphase energy values for fracture of a multilayer zirconia were intermediate between 5Y-PSZ and 3Y-TZP, with no significant difference between the multilayer and 3Y-TZP and both with a significant difference for 5Y-PSZ. The fracture toughness of the interphase of a multilayer zirconia, an important property for the good clinical performance of the material, was not affected by hydrothermal ageing and is lower under tensile than shear stresses. Fracture patterns varied but there were no differences compared to the control groups.