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臨床はじめの一歩 >> セラミック修復ことはじめ

ジルコニアの強度の訳は?

ジルコニアの相転移による結晶構造変化

ジルコニアの強度が高い理由は、ジルコニア特有のショックアブソーバーのような機能が働くからである。
ジルコニアにはトランスファ ータフニング現象という相転移による結晶構造の変化が見られる。


すなわち・・・
ガラスセラミックやアルミナ(ガラス浸潤型セラミック)などは、ガラス成分を含有するため、一度クラックが入ると伝播しやすい性質がある。一方ジルコニアは、ガラス結晶を含まない多結晶型セラミックなので強度に優れている。
さらに、ジルコニアはたとえクラックが入っても、割れ目の先端にエネルギーが集中して結晶の構造が変化するとともに体積が膨張するため、クラックの進路を塞いで伝播を防ぐという性質がある。

結晶構造由来のジルコニア自体の強度とクラック伝播阻止特性により、ジルコニアの高い強度が保たれているわけである。

ジルコニアにおけるクラックの伝播について

大きな圧力を受けると、微小なクラックが入る。通常だとこのままクラックが進行して脆弱になっていくがジルコニアの結晶は、常温で非常に安定した正方晶構造をしているため、大きな圧力がかかると力の進行方向にある結晶が正方晶から単斜晶へと体積の膨張を伴ない相転移する。この相転移の際の、結晶の膨張率は3~5%でこの結晶の膨張によってクラックの伝播を小さくしていく。

これがガラスセラミックやアルミナにはないジルコニアの特殊な機能であり、ジルコニアの破壊強度が高いといわれる理由の一つである。

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