Efeito da bioinspiração e infiltração de zircônia por sílica nas propriedades mecânicas de bicamadas cerâmicas - Toyama, Dominique Yukie [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
Neste trabalho avaliou-se o comportamento mecânico e a homogeneidade estrutural de bilaminados cerâmicos com configuração convencional (compressão da zircônia) e bioinspirada (tração da zircônia) com e sem infiltração de sílica. Além disso, determinou-se a distribuição de tensões utilizando a análise de elementos finitos, e avaliou-se o modo de falha e o mecanismo de adesão da interface porcelana/zircônia. Amostras bilaminadas foram confeccionadas com Y-TZP e cerâmica injetável e divididos em 4 grupos (n=30): zircônia sob compressão (T), zircônia infiltrada sob compressão (I), zircônia sob tração (B) e zircônia infiltrada sob tração (BI); para teste da resistência à flexão biaxial. A infiltração por sílica ocorreu pelo método sol-gel. Os dados (MPa) do ensaio mecânico foram avaliados com análise de Weibull (IC 95 %). Análise de elementos finitos utilizou o critério de tensão máxima principal para avaliar a distribuição de tensões nos modelos e seus resultados foram apresentados em forma de figuras e gráficos da tensão máxima principal (TMP). A camada de infiltração foi caracterizada usando DRX e microscopia (MEV, MEV-FEG e EDS). O comportamento da interface foi analisado usando resistência ao risco e dureza. O grupo mais homogêneo estruturalmente foi o BI (m= 9,59). A concentração de tensão na cerâmica feldspática foi menor nos grupos bioinspirados. Houve formação de silicato de zircônia na superfície dos discos de zircônia infiltrados e preenchimento de defeitos superficiais e internos. A zircônia tradicional teve desempenho melhor do que a zircônia infiltrada no teste de resistência ao risco. A endentação interfacial mostrou que o elo mais fraco do conjunto é a cerâmica feldspática. Conclui-se que para melhorar o desempenho de bilaminados é preciso melhorar o material de recobrimento e não a adesão entre os materiais.

This study analyzed the mechanical behavior of bilayers using conventional arrangement (leucite ceramic under traction) and a bioinspired arrangement (zirconia under traction) with or without sol-gel silica infiltration, analyze stress distribution using FEA, characterize infiltration layer and observe interfacial behavior. 120 bilayered specimens were produced for biaxial flexural strength testing using Y-TZP and pressed ceramic and divided into 4 groups (n=30): zirconia under compression (T), infiltrated zirconia under compression (I), zirconia under traction (B) and infiltrated zirconia under traction (BI). The zirconia was infiltrated using sol-gel method. The results for the biaxial flexural strength (MPa) were analyzed using Weibull analysis (CI 95 %). Stress distribution within the models were examined using maximum principal stress and the results were presented as graphs and figures. The infiltration layer was characterized using XRD and microscopy (SEM, FEG-SEM and EDS). The interfacial behavior was analyzed using scratch test and micro-hardness indentation. The BI group was the most reliable (m=9.59). The stress distribution in the feldspar ceramic was better for the bioinspired groups. The infiltrated zirconia discs presented zirconia silicate formation on the surface and plugged internal flaws. The traditional zirconia had a better scratch performance compared to the infiltrated zirconia. The interfacial indentation showed that the weakest link of the set is the feldspar ceramic. To improve the performance of bilayers, a better coverage material is needed rather than an improvement in adhesion.
The effect of bioinspiration and zirconia infiltration with silica on mechanical properties of bilayered ceramics
Keywords: Cerâmica; Infiltração; Sílica gel; Dureza; Raios-X; Ceramics; Infiltration; Silica gel; X-Rays