Nanoscale physico-mechanical properties of an aging resistant ZTA composite

Autor(es):Mostrar menos -

Benalcazar Jalkh, E. B. ^{[1, 2]} ; Coelho, P. G. ^{[1, 3, 4]} ; Witek, L. ^{[1, 5]} ; Bergamo, E. T. P. ^[2] ; Lopes, A. C. O. ^[2] ; Monteiro, K. N. ^[6] ; Cesar, P. F. ^[6] ; Genova, L. A. ^[7] ; Lisboa-Filho, P. N. ^[8] ; Abreu, J. L. B. ^{[1, 9]} ; Campos, T. M. B. ^[10] ; Canteenwala, A. ^[11] ; Bonfante, E. A. ^[2]

Afiliação do(s) autor(es):Mostrar menos -

^[1] NYU, Coll Dent, Dept Biomat, New York, NY - USA

^[2] Univ Sao Paulo, Dept Prosthodont & Periodontol, Bauru Sch Dent, Al Otavio Pinheiro Brisola 9-75, Bauru, SP - Brazil

^[3] NYU Langone Med Ctr, Hansjorg Wyss Dept Plast Surg, New York, NY - USA

^[4] NYU Tandon Sch Engn, Dept Mech & Aerosp Engn, Brooklyn, NY - USA

^[5] NYU Tandon Sch Engn, Dept Biomed Engn, Brooklyn, NY - USA

^[6] Univ Sao Paulo, Sch Dent, Dept Biomat & Oral Biol, Sao Paulo, SP - Brazil

^[7] Inst Res Nucl Energy, Sao Paulo, SP - Brazil

^[8] Sao Paulo State Univ, Dept Phys, Bauru, SP - Brazil

^[9] Fed Fluminense Univ UFF, Sch Dent, Analyt Lab Restorat Biomat LABiom R, Niteroi, RJ - Brazil

^[10] Technol Inst Aeronaut ITA, Sao Jose Dos Campos, SP - Brazil

^[11] McMaster Univ, Integrated Biomed Engn & Hlth Sci, Hamilton, ON - Canada

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS; v. 123, NOV 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Objective: To characterize the effects of aging on the nanomechanical properties and 3D surface topographical parameters of an experimental Zirconia Toughened Alumina (ZTA) composite compared to its respective individual counterpart materials. Methods: Disk-shaped specimens comprised of three material groups were processed: 1) ZTA 70/30 (70% alumina reinforced with 30% second-generation 3Y-TZP); 2) Zpex (Second-generation 3Y-TZP), and; 3) Al2O3 (High purity Alumina) (n = 10/material, 12 x 1 mm). After synthesis, ceramic powders were pressed, the green-body samples were sintered and polished. Nanoindentation testing was performed to record elastic modulus (E) and hardness (H). Interferometry was utilized to assess 3D surface roughness parameters (Sa, Sq), while X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) assessed the crystalline content and microstructure. All tests were performed before and after simulated aging (134 degrees C, 2.2 bar, 20 h). Statistical analyses were performed using linear mixed-model and least square difference pos-hoc tests (alpha = 5%). Results: XRD spectra indicated increase of monoclinic peaks for Zpex (-18%) relative to ZTA 70/30 (-2.5%) after aging. Additionally, aging did not affect the surface roughness parameters of ZTA 70/30 and Al2O3, although a significant increase in Sa was recorded for Zpex following aging (-90 nm) (p < 0.001). Al2O3 yielded the highest H and E values (H:21 GPa, E: 254 GPa), followed by ZTA 70/30 (H: 13 GPa, E: 214 GPa) and Zpex (H:11 GPa, E: 167 GPa), all significantly different (p < 0.03). Conclusion: ZTA 70/30 and Al2O3 presented high hydrothermal stability with respect to all evaluated variables, where artificial aging significantly increased the monoclinic content and surface roughness of Zpex. (AU)

• Processo FAPESP: 18/03072-6 - Compósitos experimentais 70%Al2O3-30%ZrO2: caracterização estrutural e da sobrevida antes e após envelhecimento
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 19/08693-1 - Compósitos experimentais à base de alumina e zircônia infiltrados por vidro: caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas.
• Beneficiário: Edmara Tatiely Pedroso Bergamo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 12/19078-7 - Desenvolvimento e processamento de compósito de Al2O3-ZrO2 para próteses monolíticas CAD/CAM: efeito do envelhecimento na resistência à flexão biaxial
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 16/18818-8 - EMU concedido no processo 2012/19078-7: ElectroPuls E3000 Linear-Torsion All-Electric dynamic test instrument package
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 19/00452-5 - COMPÓSITOS EXPERIMENTAIS 70%Al2O3-30%ZrO2: CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA, ESTRUTURAL E TOPOGRÁFICA
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/19362-0 - DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA E ÓPTICA DE COMPÓSITO 80% Al2O3 e 20% ZrO2 TRANSLÚCIDA PARA PRÓTESES MONOLÍTICAS CAD/CAM
• Beneficiário: Adolfo Coelho de Oliveira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Processo FAPESP: 16/17793-1 - Desenvolvimento e caracterização mecânica e óptica de compósito 80% Al2O3 e 20% ZrO2 translúcida para próteses monolíticas CAD/CAM
• Beneficiário: Adolfo Coelho de Oliveira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado