Experimental bilayer zirconia systems after aging: Mechanical, optical, and microstructural characterization

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Sousa, Edisa O. ; Alves, Larissa M. M. ; Campos, Tiago M. B. ; Bergamo, Edmara T. P. ; Benalcazar-Jalkh, Ernesto B. ; Marun, Manoela M. ; Galli, Mateus Z. ; Carvalho, Laura F. ; dos Santos, Claudinei ; Tebcherani, Sergio M. ; Thim, Gilmar Patrocinio ; Zhang, Yu ; Yamaguchi, Satoshi ; Witek, Lukasz ; Coelho, Paulo G. ; Bonfante, Estevam A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Dental Materials; v. 41, n. 4, p. 11-pg., 2025-02-28.

Resumo

Objectives: To characterize two experimental zirconia bilayer materials compared to their monolithic controls, before and after hydrothermal aging. Methods: Commercial zirconia powders were utilized to fabricate two bilayer materials: 3Y-TZP+ 5Y-PSZ (3Y+5Y/BI) and 4Y-PSZ+ 5Y-PSZ (4Y+5Y/BI), alongside control groups 3Y-TZP (3Y/C), 4Y-PSZ (4Y/C), and 5YPSZ (5Y/C). Compacted specimens were sintered (1550 degrees C- 2 h, 3 degrees C/min), and half of them underwent hydrothermal aging (134 degrees C-20h, 2.2 bar). Characterizations were performed through scanning-electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, reflectance tests and biaxial flexural strength test (ISO:6872). Weibull statistics were applied to determine the characteristic strength and Weibull modulus. Grain size and optical properties were analyzed using two-way ANOVA followed by the Tukey test. Results: Degradation regions and monoclinic phase were observed at aged 3Y-TZP and 4Y-PSZ surfaces. Significant differences were observed in the evaluation of optical properties between the bilayer and control groups. The bilayer materials presented intermediate characteristic strength values compared to their controls and aging significantly increased the strength of some groups. Significance: Experimental bilayer materials presented lower mechanical properties than monolithic controls, 3Y/ C and 4Y/C. Hydrothermal aging increased the characteristic strength of bilayered and monolithic controls, except for 5Y-PSZ. Both experimental bilayer systems, as well as monolithic controls, met the ISO 6872:2015 requirements for single-unit crowns (100 MPa), 3-unit fixed dental prostheses (FDPs) up to premolars (300 MPa), and 3-unit FDPs involving molars (500 MPa). However, for FDPs with four or more units, only monolithic 3Y-TZP and 4Y-PSZ, and bilayered 3Y+5Y met the required minimum flexural strength (>= 800 MPa). (AU)

• Processo FAPESP: 22/05496-3 - EMU concedido no processo 21/06730-7: Macrodurômetro VH1150 - Buehler
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 23/02142-9 - Caracterização nanomecânica de um sistema experimental de zircônia bicamadas
• Beneficiário: Edisa de Oliveira Sousa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Processo FAPESP: 23/07289-8 - Influência da degradação em baixa temperatura na resistência ao desgaste de uma zircônia translúcida reciclada
• Beneficiário: Larissa Marcia Martins Alves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/06730-7 - Rumo à zircônia sustentável reciclada a partir do descarte de usinagem e melhorada por infiltração graduada e ao desenvolvimento de blocos de zircônia multicamada resistentes, graduados, e não suscetíveis ao envelhecimento
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 22/07157-1 - Caracterização física e mecânica de um sistema multicamadas utilizando zircônia reciclada
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/05495-7 - EMU concedido no processo 21/06730-7: ElectroPuls E3000 All-Electric Dynamic Test Instrument, INSTRON
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 22/07733-2 - Caracterização física e mecânica de um sistema de zircônia bicamada: influência do envelhecimento hidrotérmico
• Beneficiário: Edisa de Oliveira Sousa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 20/12874-9 - Infiltração gradada por vidro em um compósito experimental à base de whiskers de alumina e zircônia: desenvolvimento, caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas
• Beneficiário: Tiago Moreira Bastos Campos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/07440-2 - Infiltração graduada por vidro em uma zircônia ultra translúcida (5Y-PSZ): síntese, processamento e caracterização das propriedades físicas e mecânicas
• Beneficiário: Larissa Marcia Martins Alves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado