Processing and characterization of an experimental bilayer first-generation 3Y-TZP and super-translucent 4Y-PSZ zirconia subjected to hydrothermal aging

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Galli, M. Z. ; Campos, T. M. B. ; Benalcazar-Jalkh, E. B. ; Alves, L. M. M. ; Marun, M. M. ; Sousa, E. O. ; Yamaguchi, S. ; Thim, G. P. ; Gierthmuehlen, P. C. ; Monteiro-Sousa, R. S. ; Witek, L. ; Coelho, P. G. ; Carvalho, L. F. ; Bonfante, E. A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS; v. 46, p. 12-pg., 2025-06-01.

Resumo

The aim of this study was to develop an experimental bilayer zirconia system composed of first-generation 3YTZP and super-translucent 4Y-PSZ, and to characterize its microstructural, optical, and mechanical properties before and after hydrothermal aging, comparing them with its monolithic controls. Disc specimens were produced through uniaxial pressing of commercial 3Y-SBE and ZPEX 4 powders (Tosoh Corporation) and sintered at 1550 degrees C for 2 hours. Hydrothermal aging was performed in a hydrothermal reactor for 20 hours at 134 degrees C and 2.2 bar. Microstructural characterization by scanning electron microscopy revealed smaller grains in the bilayer group compared to the control groups. X-ray diffraction indicated a lower susceptibility to hydrothermal degradation for the bilayer group, while Raman spectroscopy showed that degradation occurred only in the outermost layer. Optical characterization demonstrated that the bilayer system successfully combined the higher translucency of 4Y with the superior opacity of 3Y, resulting in an effective aesthetic balance between the layers. Mechanical evaluation indicated that the bilayer system remained stable before and after hydrothermal aging, with strength values exceeding 800 MPa. Fractographic analysis revealed that cracks originated on the tensile side and propagated towards the compressive side. It is concluded that the 3Y/4Y bilayer zirconia system presents a promising balance between aesthetics and strength, making it a viable solution for various dental applications. (AU)

• Processo FAPESP: 23/08712-1 - Zircônia multicamadas infiltrada por vidro: caracterização óptica, mecânica e de estabilidade hidrotérmica
• Beneficiário: Raphaelle Santos Monteiro de Sousa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - 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: 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: 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: 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: 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: 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
• 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: 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