Impacto da energia livre de superfície de novas vitrocerâmicas odontológicas no crescimento subcrítico de trincas

Abstract

Este estudo tem o objetivo de determinar as propriedades mecânicas (dureza, tenacidade à fratura e resistência inerte), microestrutura, susceptibilidade ao crescimento subcrítico de trincas (CST), a topografia superficial e energia livre de superfície de quatro vitrocerâmicas, duas comerciais e duas experimentais. Foi utilizado dissilicato de lítio (IPS E.max CAD, IvoclarVivadent), silicato de lítio reforçado com dióxido de zircônia (Celtra Duo, Dentsply), e vitrocerâmicas experimentais a base de dissilicato de lítio e a base de metassilicato de lítio do Departamento de Engenharinha de Materiais (DEMa/UFSCar). 60 discos de cada material foram confeccionados, com dimensões de 1,2 de espessura x 12 mm de diâmetro. Para a determinação dos parâmetros de CST, inicialmente foi realizado o teste de resistência à flexão biaxial em meio inerte (óleo mineral), sob a maior taxa de tensão (50 MPa/s). Os resultados foram submetidos à análise de Weibull. A média de resistência e o módulo de Weibull foram de 382,8 MPa e 10,15, 148,5 MPa e 8,41, 233,5 MPa e 5,04 e 280,4 MPa e 6,87 para o Emax, Celtra Duo, Dissilicato experimental e Metassilicato experimental respectivamente.O restante das amostras foi testado sob cinco taxas de tensão constante: 0,005; 0,05; 0,5; 5 e 50 MPa/s, também em flexão biaxial.Cinco amostras de cada grupo foram confeccionadas e utilizadas para determinação da energia livre de superfície (ELS) através da goniometria, onde a vitrocerâmicaEmax apresentou o maior valor de energia polar e total em comparação com os demais materiais, que apresentaram valores semelhantes. A análise fractográficafoi realizada em Estereomicroscópio e Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para auxiliar na determinação das características e origem da fratura. MEV. Para avaliar o padrão de cristalização das cerâmicas foi usada a análise por difração de raios-X (DRX). As médias de dureza e tenacidade à fratura (MPa.m1/2) foram de 605,40 HV para Emax, 663,3 HV e 1,24 para Celtra Duo, 576,50 HV e 1,60 para o Dissilicato experimental e 560,60 HV e 1,9 para o Metassilicato experimental. O material que apresentou a maior susceptibilidade ao CLT foi o Metassilicato experimental, e o que apresentou o maior coeficiente de CLT foi o Celtra Duo.

This study aims to determine the mechanical properties (hardness, fracture toughness and inert strength), microstructure, and susceptibility to slow crack growth of four glass-ceramics. The glass-ceramics used will be: lithium disilicate (IPS E.max CAD, IvoclarVivadent) and lithium silicate reinforced by zirconium dioxide (Celtra Duo, Dentsply), which are being used as a control group, and two experimental glass-based lithium disilicate and lithium metasilicate. Sixty discs of each material were made with dimensions of 1.2 mm of thickness x 12 mm of diameter. To determine the slow crack growth parameters, the biaxial flexural strength test was initially performed using an inert medium (mineral oil) under the highest stress rate (50 MPa/s). The results were submitted to Weibull's analysis. The rest of the specimens was tested in water under five constant stress rates: 0.005; 0.05; 0,5; 5 and 50 MPa/s. Throughout the biaxial flexural strength test, the specimens were positioned in a circular metal base with three 3.2 mm diameter balls, equidistant from each other, forming a plane (ISO 6872).Five samples from each group were used to determine the free surface energy through goniometry, where the glass ceramic Emax showed the highest value of polar and total energy compared to the other materials, which presented similar values. The average strength and the Weibull modulus were 382.8 MPa and 10.15, 148.5 MPa and 8.41, 233.5 MPa and 5.04 and 280.4 MPa and 6.87 for the Emax, Celtra Duo, experimental Dissilicate and experimental Metassilicaterespectively.Thefractographic analysis was performed in Stereomicroscope and Scanning Electron Microscope (SEM) to assist in the determination of the fracture characteristics and failure origin. X-ray diffraction (XRD) analysis was used to evaluate the crystallization pattern of the ceramics. The Vickers hardness and fracture toughness (MPa.m1/2) were 605.40 HV for Emax, 663.3 HV and 1.24 for Celtra Duo, 576.50 HV and 1.60 for Dissilicate, and 560.60 HV and 1.9 for the Metassilicate.The glass ceramic with the greatest susceptibility to CLT was the experimental metasilicate, and the group with the highest SCG coefficient was Celtra Duo.