مواد دندانسازی (3)

خواص فيزيکي مواد دندانپزشکي
 

خواص فيزيکي چيست؟
خواص فيزيکي خواصي هستند که بر اساس قوانين مکانيک ، صوت شناسي (acoustics)، اپتيک،ترموديناميک، الکترونيک، مغناطيس، تابش، ساختار اتمي ويا پديده هاي هسته اي درماده پديد مي آيند. رنگ (Hue)، حجم ومشخصه هاي رنگي خواص فيزيکي هستند که بر اساس قوانين اپتيک بررسي مي شوند. اپتيک علمي است که در زمينه ي پديده هاي نوري تحقيق مي کند رسانايي گرمايي وضريب انبساط حرارتي خواص فيزيکي هستند که براساس قوانين ترموديناميک بنا شده اند تأثير طبيعت مولکولي واتمي مواد جامد بر روي خواص آنها بسيار مهم تر باشد.در ادامه به توصيف کوتاهي از خواص فيزيکي مي پردازيم.

سايش و مقاومت سايشي
 

سختي معمولاً به عنوان شاخصي براي قابليت ماده به مقاومت دربرابر سايش استفاده مي شود. به هر حال، سايشي يک مکانيزم پيچيده درمحيط هاي دهاني است که در ان فاکتورهاي زيادي دخالت دارند. به همين علت بررسي سختي به عنوان يک عامل نشاندهنده ي مقاومت به سايش در مواد است. (مخصوصاً درمقايسه ي مواد موجود در يک گروه مثلاً مقايسه ي يک برند از فلز ريخته گري با برند ديگراز همان آلياژ ريختگي). به هر حال سختي به تنهايي براي ارزيابي مقاومت به سايش و يا سايش گروه هاي مختلف موادمانند مواد فلزي درمقايسه با رزين هاي مصنوعي مناسب نمي باشد. يک قسمت آزمايشگاهي قابل اطمينان براي مقاومت به سايش آن آزمايشي است که به دقت محيط فعاليت ماده را شبيه سازي کند. به هر حال، يک تست ساده ي سايشي نمي تواند سايش بوجود آمده در محيط را پيش بيني کند. علت اين مسأله پيچيدگي زياد محيط باليني است. سايش لعاب بوسيله ي سراميک ها وبرخي از آلياژهاي فلزي خاص مشخص گرديده است. به هر حال ، سختي مواد تنها يکي از فاکتورهايي است که برسايش سطوح لعابي تأثير دارد. ساير فاکتورهاي اصلي مؤثر برسايش عبارتند از: نيروهاي ضربه اي ،ميزان جويدن (کيفيت ونحوه ي جويدن)، ميزان سختي مواد غذايي موجود در رژيم غدايي، ترکيب مايع هاي دهاني، تغييرات دمايي، ميزان ناهمواري هاي سطحي ، خواص فيزيکي مواد، بي نظمي هاي سطحي (مانند ذرات ناخالصي سخت، ترک هاي ريز، حفرات ولبه ها ) درشرايطي که نيروهاي ضربه اي بالايي درمحيط دندان ها وجود داشته باشد، سايش بيش از اندازه لعاب دندان ها بوسيله ي تاج سراميکي مقابل مخصوصاً درلعاب هاي نرم بوجود مي آيد. اگر چه دندان پزشکان نمي توانند نيروهاي ضربه ای يک بيمار را کنترل کنند بلکه مي توانند ميزان جفت شدگي دندان ها راکنترل کنند ودراين حالت ميزان ناحيه ي تماس دندان ها را افزايش دهند. همچنين دندان پزشک با پوليش دادن سطح سراميک مي تواند سرعت تخريب لعاب را کاهش دهد.

ويسکوزيته
 

ويسکوزيته (Viscosity) مقاومت يک مايع به جاري شدن است. با توجه به اين نکته بحث خواص فيزيکي مواد دنداني به رفتار مواد جامد در دماي محيط دهان (دماي اتاق) اختصاص دارد. اين مواد جامد درمحيط دهاني درمعرض تنش هاي متنوعي هستند. به هر حال، دندان پزشکان ودندان سازان بايد همچنين مواد درحالت مايع را دستکاري کنند تا به محصول باليني موفقي درحالت جامد برسند. براي مثال موادي مانند سيمان ها ومواد قالب گيري تحت استحاله ي مايع به جامد قرار مي گيرند .که اين استحاله درمحيط دهان انجام مي شود.
محصولات گچي براي توليد مدل ها وقالب هاي استفاده مي شوند نيز در ابتدا به صورت دوغاب هستند وپس از ريخته گري به حالت جامد در مي آيند. مواد آمورف مانند موم ها ورزين ها به نظر جامد هستند. اما اين مواد در اصل مايعات فوق سرد شده اي هستند که مي توانند تغيير فرم پلاستيکي بازگشت پذير دهند. (اين تغيير فرم پلاستيکي بازگشت پذير درشرايطي است که نيروي اعمالي بر آنها کمتراز نيروي الاستيکي آنها باشد).روشي که در آن اين مواد جريان مي يابندو تغيير فرم مي دهند هنگامي است که تحت تنش قرار گيرند. که اين مسأله از اهميت خاصي درکاربردهاي دنداني دارد.
مطالعه ي ويژگي هاي جاري شدن مواد در علم رئولوژي انجام مي شود.
اگر چه يک مايع در حال سکون نمي تواند يک تنش برشي راتحمل کند(نيروي برشي برواحد سطح برش)، اغلب مايعات هنگامي که درحرکت باشند. درمقابل نيروهايي که باعث حرکت آنها شده اند، مقاومت مي کنند. اين مقاومت به جريان يافتن درمايع (ویسکوزيته) بوسيله ي نيروهاي اصطلاکي داخلي درمايع کنترل مي شوند. بنابراين ويسکوزيته مقياسي است از ميزان مقاومت يک سيال وعدم توانايي آن به جاري شدن است يک سيال باويسکوزيته ي بالا به آهستگي جريان مي يابد. مواد دنداني داراي ويسکوزيته هاي مختلفي هستند که این ويسکوزيته بستگي به نحوه ي آماده سازي آنها در کاربردهاي باليني دارد.

شکل 1 کمک مي کند تا اين مسئله را بهتر فهميد. دراين شکل يک مايع بين دو صفحه ي فلزي را پرکرده است. صفحه ي پاييني ثابت است. وصفحه ي بالايي به سمت راست وبا سرعت ثابت (V) حرکت مي کند. نيرويي (F) مورد نياز است تا بر مقاومت اصطلاکي (ويسکوزيته) غلبه شود. ومايع به حرکت درآيد. هنگامي که نيروي خارجي اعمال مي گردد، تنش درمايع ايجاد مي شود. دراينجا کرنش بوسيله ي تغييرات طول بوجود آمده در طي تغيير فرم (تنش) محاسبه مي شود .اگر صفحه داراي ماسحت A باشد وتنش برش اعمالي به آنها(T)به صورت زیر است:
τ=F/A
نرخ کرنش برشی یا نرخ تغییرات حاصل از دفورمگی (ℇ) برابر است با :
ℇ=V/D
d: فاصله ی برش (فاصله ی صفحه ی بالایی وپایینی)
V: سرعت حرکت صفحه ی بالایی
هنگامی که F(نیرو) افزایش یابد، v نیز افزایش می یابد و می توان منحنی نیرو- سرعت را رسم نمود.
برای توصیف طبیعت ویسکوزیته ی برخی مواد، منحنی نرخ تنش برشی برکرنش برشی را نیز می توان رسم نمود. رفتار رئولوژیک چهار نوع مایع در شکل 2 نمایش داده شده است. یک مایع ایده ال یک تنش برشی ارائه می کند که قابل قیاس با نرخ کرنش است.

این نمودار به صورت خطی راست است .درواقع این مایع رفتار نیوتونی دارد. به خاطر اینکه ویسکوزیته ( η) به عنوان تنش برشی تقسیم برنرخ کرنش (τ/ε) تعریف می شود، یک سیال نیوتونی دارای ویسکوزیته ی ثابتی است ودارای شیب ثابتی درنمودار تنش برشی به کرنش برشی است (شکل 2).
ویسکوزیته با واحد مگا پاسکال برثانیه یا سانتی پوآز(cp) اندازه گیری می شود. آب خالص دردمای 20c° دارای ویسکوزیته ی 1.0cp است. درحالی که ویسکوزتیه ی شیره ی قند تقریباً 300000cp است این عدد تقریباً مشابه عدد ویسکوزیته ی مواد قالب گیری ساخته شده از کلوئید آبی آگار (agar) است .کلوئید آبی آگار دارای ویسکوزیته ی 281000cp دردمای 45c° است مواد قالب گیری الاستومری ساخته شده از پلی سولفید سبک دارای ویسکوزیته ای درحدود 109000cp است .همچنین قالب های پلی سولفیدی سنگین دارای ویسکوزیته ای درحدود 1360000cp هستند. ( دردمای 36c° ) . بسیاری از مواد دندانی دارای رفتار پبه پلاستیک (pseudoplastic) هستند. همانگونه که در شکل 2 دیده می شود. منحنی آنها دارای تغییرات شیب است. ویسکوزیته ی آنها با افزایش نرخ کرنش، کاهش می یابد. تا جایی که ثابت می شود. سیال هایی که دارای رفتار مخالف این نوع سیال هستند، سیال های دیلاتانت (dilatant) می نامند. این سیال ها هنگامی که نرخ تغییر فرم افزایش یابد، صلب تر می شوند.
برخی از مواد مانند جسمی صلب عمل کرده تا هنگامی که میزان تنش به یک میزان حداقل برسد. این مسأله بوسیله ی انحراف در طول محور تنش برشی مشخص می شود. این سیال ها که دارای رفتار جزئی صلب هستند و پس از آن به ویسکوزیته ی ثابتی می رسند به عنوان سیال های پلاستیک معروفند.سوس گوجه فرنگی مثل آشنایی از سیالی است که نیاز دارد به صورت جزئی جریان یابد.
ویسکوزیته ی بیشتر سیال ها به سرعت با افزایش دما، کاهش می یابد. ویکسوزیته ممکن است همچنین به تغییر فمر سابق آن بستگی داشته باشد. مایعی از این نوع که هنگامی که تحت فشار متوالی قرار گیرد. ویسکوزیته اش کاهش می یابد. را ماده ی تیکسوتروپ (thixotropic) می گویند .خمیرهای استحفاظی دندانی، گچ قالب گیری سیمان های رزینی وبرخی از مواد قالب گیری سیال هایی تیکسوتروپ هستند . طبیعت تیکسوتروپ مواد قالب گیری یک مزیت است زیرا این مواد تا هنگامی که بر روی بافت دندانی قرار نگیرند. جریان نمی یابند.
اگر این مواد به سرعت هم زده شوند ویسکوزیته ی شان اندازه گیر ی می شود. عددی که بدست می آید. که کمتر از عدد است که هم زده نشده است.
ویسکوزیته ی یک ماده ی دندانی ممکن است براساس مناسب بودن برای کاربرد تعیین شود. بعلاوه طبیعت نمودار تنش برشی به نرخ کرنش برشی می تواند درمحاسبه بهترین راه برای کار با ماده مؤثر باشد. همانگونه که قبلاً توضیح دادیم ویسکوزیته تابعی از زمان است ومی توان از آن درمحاسبه ی زمان کار با مواد ( زمان گیرش) استفاده کرد.
منبع انگلیسی مقاله : Dental Materials /Kenneth J.anusavice
ادامه دارد...