口腔材料学总论讲义

1、关于口腔材料学总论讲义第1页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第2页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第一节 概述地位发展史学科教育分类重要性内容要求发展方向标准化第3页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第4页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔生物材料学的知识体系口腔生物材料学医用生物材料学生物材料学临床医学材料学物理学化学工程技术 生物医学口腔医学口 腔 理 工 学第5页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第6页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第7页，共10

2、0页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第8页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四五 口腔材料学学科教育口腔医学专科口腔医学本科（五、七年制）研究生（硕士、博士）博士后第9页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第10页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四七 口腔材料的分类（一）按材料性质分类（二）按材料与口腔组织 的接 触方式分类（三）按材料的应用部位分类（四）按材料用途分类第11页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（一）按材料性质分类 1.有机高分子材料 2.无机非金属材料 3.金属材料第12页，共10

3、0页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（二）按材料的应用部位分类 1. 非植入人体的材料 （义齿修复体、粘接体等） 2. 植入人体的材料 （骨牙缺损修复体、牙体、根管充填体等）第13页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（三）按材料与口腔组织的接触方式分类1.直接、长期与口腔组织接触的材料 （义齿基托和冠桥修复材料等)2.直接、暂时与口腔组织接触的材料 (印模和蜡型材料等）3.间接与口腔组织接触的材料 （模型和包埋材料等）第14页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四 （四）按材料用途分类 1.印模材料 5.粘接材料 2.模型材料 6.种植材料

4、3.义齿材料 7.齿科预防保健材料 4.充填材料 8.其他 第15页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四八 口腔材料的标准和标准化组织 材料标准评价特定的口腔材料性能的技术文件 材料生产材料标准临床应用第16页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔材料的标准化组织1 国际牙科联盟 (FDI)2 国际标准化组织 (ISO):ISO/TC106-dentistry： 84 个 国家的标准化组织组成3 中国口腔材料和器械设备标准化技术委员会(TC99)4 美国牙科材料标准(ADA)5 其他国家：英国 ( BSI) 、法国 ( NF)、日本 ( JIS)、德

5、国( DIN)、澳大利亚( SSA)、北欧( NIOM)等第17页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四九 关于口腔材料的研究问题 (一) 宏观研究口腔材料的研究发展战略与对策口腔材料的现代概念与生物医学基础口腔材料的生物相容性与活性评价口腔材料的性能检测与标准化口腔材料及制品的开发与产业化第18页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(二) 总体设计研究口腔材料本体相态与组合的设计研究口腔材料界面组成与结构的设计研究口腔材料表面修饰与组装的设计研究第19页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(三) 综合性研究口腔梯度功能材料的研究口腔生

6、物电活性及磁性材料的研究口腔纳米材料的研究口腔粘接材料的研究口腔种植材料的研究口腔功能修复与重建材料的研究第20页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔整形美容材料的研究口腔预防保健材料的研究口腔组织工程支架材料的研究口腔消毒灭菌材料的研究口腔智能材料的研究第21页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(四) 具体应用研究口腔防龋材料的研究口腔脱敏材料的研究口腔银汞合金及复合材料的研究口腔充填复合树脂修复材料的研究口腔玻璃离子体水门汀的研究第22页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔根管充填材料的研究口腔牙周治疗与修复材料的研究口

7、腔印模材料的研究口腔模型材料的研究口腔义齿基托材料的研究第23页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔烤瓷冠桥修复材料的研究口腔陶瓷全冠修复材料的研究口腔铸造合金修复材料的研究口腔铸造陶瓷修复材料的研究口腔铸造包埋材料的研究第24页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四口腔种植牙修复材料的研究口腔骨缺损修复材料的研究口腔赝复材料的研究口腔骨固定材料的研究口腔正畸矫治材料及附件的研究口腔保健材料的研究第25页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第二节材料的性能一 物理性能二 机械性能三 化学性能四 生物性能第26页，共100页，2022

8、年，5月20日，3点14分，星期四第27页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第28页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第29页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四人牙及常用口腔材料的线胀系数(10-6k-1)材料线胀系数材料线胀系数牙 冠（牙釉质）11.4陶瓷414牙 根（牙本质） 8.3长石质6.47.8玻璃离子水门汀10.211.4体瓷不透明瓷12.416.2牙本质8.3硅橡胶印模材109210金合金1215.5嵌体蜡2601000银汞合金2228复合树脂1450钛合金12.4氧化锌水门汀35钴铬合金14.1-14.7丙烯酸树

9、脂70 100第30页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四体胀系数 cubic expansion coefficientVdV(VdT)式中： V 温度为T时的体胀系数(K-1)V 温度为T时式样的体积（mm3）dV 物体体积的改变dT 温度的变化第31页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(三)热导率thermal conductivity=面积热流量/温度梯度式中: 热导率 单位：瓦(特)每米开 (尔文)，W/(mK)面积热流量=热流量/面积，瓦(特)每平方米，W/m-2 热流量：单位时间内通过一个面的热量， 瓦(特)，W意义：增加温度感觉和避免刺

10、激第32页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（四）流电性 galvanism 在口腔环境中存在异种金属修复体相接触时，由于不同金属之间的电位不同，将会出现电位差，导致微电流产生。- ZnCu +H2SO4原电池工作原理示意图第33页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四金冠和铝冠伽尼电流产生示意图唾液铝冠金冠第34页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（五）表面张力 surface force表面张力（表面能）：扩张表面单位所需要的力 单位： 每米牛(N/m)）（J.m-2)润 湿 性：液体在固体表面扩散的趋势，为液体 对固体的润湿性

11、，用接触角（）表 示其大小。接 触 角：液体与气体表面接触作切线与固、液 界面之间的夹角。第35页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四三种表面张力与接触角的关系： rSV=rSL+rLVcos式中： rSV 固-气的表面张力 rSL 固-液的表面张力 rLV 液-气的表面张力 液体在固体表面 的接触角 rSV rSVrSLrSLrLVrLV液相液相固相固相第36页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四 0 固体被液体完全润湿 90 液体的润湿性良好 90 液体的润湿性差 180 液体完全不润湿 第37页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期

12、四第38页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(六)色彩性色彩的三个特性： 色调hue ： 指颜色的名称 彩度chroma(饱和度):指颜色的纯度 明度value(明亮度):物体对光的 反射性 （非彩色只有明度的区别）第39页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四几种常用的描述颜色方法 (1) 肉眼观察 (2) 色卡、色片、比色板比色 (3) 光谱、光电测定 (4) CIE标准色度系测定 第40页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四二 机械性能（材料力学的相关概念）(一) 应力 (五)硬度(二)应变 (六)粘弹性(三) 材料的基本变形(

13、七)应力集中、裂隙扩展、 热应力(四)冲击强度 (八)疲劳第41页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(一)应力 stress内力:在外力作用下，物体内部各质点之间相互作用力的改变量。应力：单位面积所受的内力= F / S 式中： F：外力（N） S：受力面积（mm2） ：应力（MPa）第42页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四FF yF x正应力剪应力构件第43页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四应力的形式：拉应力：(tensile stress) 外力为拉力压应力：(compressive stress) 外力为压力切应力：(

14、shear stress） 外力为剪切力 （旋转应力、综合应力）FFFFFF第44页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(二)应变 strain应变：描述材料在外力作用下形状 变化的量线应变：=L/Lo： 应变 L：长度增量 Lo ：指定参考状况 下的长度(mm) 角应变：第45页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（三）、材料的基本变形拉伸和压缩剪切弯曲扭转第46页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四1. 拉伸和压缩直杆两端有一对作用线与杆轴重合，大小相等，方向相反的力压缩拉伸第47页，共100页，2022年，5月20日，3点14分

15、，星期四应力-应变曲线 stress-strain curvesP 正比例极限 E 弹性极限 Y上屈服点 Y下屈服点 A 极限强度 C 断裂强度应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC第48页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四几个应变点及相应的应力含义比例极限：P点所对应的应力值(P)，意义是当材料 应力不超过P时,其应力与应变呈线性变化 应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC第49页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四弹性极限：E点所对应的应力值，是材料不发生永久形变所能承受的最大应力，去除应力后，材料的形变可以恢复（弹性阶段）。 应变应力

16、0PEYYAC应变应力0PEYYAC第50页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四弹性模量 是量度材料刚性的量，即弹性 状态下应力与应变的比值。 材料弹性模量（GPa)材料弹性模量（GPa)牙本质1218.6玻璃离子水门汀2601000牙釉质46130聚硫橡胶印模材料（0.0132.80） *10-3银汞合金2228硅橡胶印模材料（0.0882.80）*10-3金合金72.2108钴铬合金125218复合树脂1450镍铬合金145203无填料丙烯酸树脂1.92.8长石质陶瓷6070磷酸锌水门汀13.722.4义齿基托材料1.062.94氧化锌丁香油水门汀1450第51页，共1

17、00页，2022年，5月20日，3点14分，星期四屈服强度: Y点所对应的应力值(Y)，从Y点开始材料表现出塑性，卸载后应变不能恢复（永久形变） 在YY阶段，应力虽然保持不变，应变仍在增加应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC第52页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四4. 极限强度：在材料断裂过程中产生的最大应力值（A），是材料在被破坏前所能承受的最大应力力的性质极限强度拉应力拉伸强度压应力压缩强度切应力剪切强度弯应力弯曲强度应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC第53页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四断裂强度：材料在持续应力的作用下直

18、至断裂时的强度，即曲线的C点应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC第54页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四6.延伸率：材料在拉力作用下，所能经受的最 大拉应变 S=（AE）100% 式中： s 延伸率， A 极限强度时的 应变值， E 弹性极限的应变值。 意义：延伸率是材料延性和展性的标志 延伸率5%:脆性材料(如陶瓷) 压应力拉应力 延伸率5%:延展性材料(如金合金)第55页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四7.回弹性和韧性： 回弹性表明使材料出现永久应变单位体积所需要的能量，由应力应变曲线弹性区的面积表示 韧性是材料抵抗开裂的能力，即防止

19、裂缝穿过材料的断面转移或传播从而引起破坏的能力，韧性表明使材料断裂单位体积所需的能量，由应力应变曲线弹性区及塑性区的面积表示应力应变应力应变回弹性相同的材料，屈服强度可以不同，韧性也可不同第56页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四2. 剪切杆在垂直于杆轴方向的横向力的作用下，杆的两相邻横截面将发生相对的错动，这种变形称为剪切变形。PP第57页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四剪切应力：剪切强度：剪切变形的特点： 形状歪斜第58页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四3. 弯曲直杆受垂直于轴向的外力或力偶矩矢垂直于轴线的力偶的作用，使

20、杆的任意两截面围绕垂直于杆轴线的的轴做相对的转动，同时轴线弯成曲线。梁第59页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四00剪切力： 弯矩; 弯曲正应力：第60页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四挠曲强度和挠度 挠曲强度（flexure / bending strength）： 反应材料在持续受力后弯曲直至断裂时的 强度 挠度 （deflection）： 物体承受其比例极限内的应力反复作用所 发生的疲劳性弯曲形变 韧性指标：基托 第61页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四4. 扭转当杆件两横截面上，作用着一对大小相等，方向相反的力偶时，

21、杆件发生扭转；受到扭转后，杆件的两横截面会发生围绕杆件的轴线的相对转动第62页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四0大扭矩： （外力偶：功率、转速）扭转的应力：一般为剪应力第63页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（四）冲击强度 冲击强度（impact strength）：指材料 抵抗冲击破坏的能力 K=Eb/B(w-a) 式中: K 冲击强度 Eb 断裂过程吸收的能量 B 式样的宽度 w 式样的厚度 a 式样缺口的深度 考察材料的脆性和韧性 第64页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(五)硬度 硬度（hardness）:固体材料

22、抵抗弹性变形、 塑性变形或破坏的能力（局部） 布氏硬度 静负荷试验 洛氏硬度 魏氏硬度 努普硬度 动负荷试验 肖氏硬度 负荷第65页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四应变应力0PEYYAC应变应力0PEYYAC弹性变形阶段塑性变形阶段比例极限弹性极限屈服强度极限强度断裂强度回弹性韧性第66页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四刚性韧性弹性模量挠曲强度挠度冲击强度第67页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（六）、粘弹性（粘弹性体）弹性体粘性体粘弹体 许多生物流体和固体组织器官第68页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，

23、星期四1. 应力松弛试件在固定温度下受力，应变保持不变的情况下，而应力随时间的延长而降低，这种现象称为应力松弛t弹性体部分松弛完全松弛G第69页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四2. 弹性滞后应力应变曲线在应力增加时的上升曲线与应力下降时的下降曲线（恢复曲线）不重合，在恢复阶段虽应力同上升阶段相同，但其应变大于上升阶段第70页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四3. 蠕变物体在定应力的作用下，应变随时间不断增加的现象t弹性应变粘性应变延迟应变第71页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（七）应力集中、裂隙扩展、热应力应力集中：在材料

24、截面处，有应力骤然增大的现象。常发生在材料的孔、裂纹、螺纹等处。当应力集中到一定程度可产生裂纹而破坏裂纹扩展第72页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四无裂缝应力分布示意图有裂缝应力分布示意图第73页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四 热应力 温度变化产生的应力形成 裂纹 及扩展 （口腔环境的温度变化 不同质的修复材料）热冷第74页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（八） 疲劳疲劳是材料在循环应力的作用下发生的破坏疲劳强度：发生部位：应力集中或强度较低部位（缺陷处）发生过程：裂纹的产生和扩展第75页，共100页，2022年，5月2

25、0日，3点14分，星期四三 化学性能（一）腐蚀和变色（二）扩散和吸附（三）老化（四）化学性粘接第76页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（一）腐蚀和变色变色 腐蚀开始发生的阶段，修复体表面 变色或失去光泽腐蚀 材料由于周围环境的生物和化学侵 四 蚀而造成的破坏或变质第77页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四 均匀腐蚀：局部腐蚀：腐蚀只发生在材 料表面腐蚀的形态腐蚀的类型湿 腐 蚀：有水存在干 腐 蚀：无水存在物质受外界生物化学作用，迅速 产生全面腐蚀第78页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四局部腐蚀的类型孔蚀：表面小孔状局部腐蚀

26、缝隙腐蚀：发生在材料的缝隙内，隙缝内外离子或气体浓度差别造成晶间腐蚀：发生于金属晶粒边界附近，金属热处理或冷加工不当造成第79页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四磨损腐蚀：金属表面同时受流体的磨损和腐蚀作用引起的破坏应力腐蚀：当拉应力和腐蚀介质同时存在时发生疲劳腐蚀:周期应力与腐蚀的共同作用引起金属的破裂选择性腐蚀：成分和结构不一的材料，一部分元素被腐蚀浸出，只剩其余组分构成海绵状物质第80页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（二）扩散和吸附扩散：物体原子、分子向周围移动的现象吸附：离子、原子或分子之间，借助于静 电力或分子间的范德华力所产生的 吸着

27、现象第81页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（三）老化老化：材料在加工、储存和使用过程中物 理、化学性质和机械性能变坏现象老化原因 外因内因物理、化学、生物机械加工成型材料的组成和结构第82页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四（四）化学性粘接粘接：两个固体借助于两者界面间力的作 用而产生结合的现象，包括物理、 机械和化学性结合化学性粘接：粘接剂表面的原子或离子与 被粘体表面的原子或离子间的结合， 一般以共价键或离子键形式存在第83页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四四 生物性能（一）生物安全性（biological safet

28、y）（二）生物相容性（biocompatibility）（三）生物功能活性（biofunctionability）第84页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(一)生物安全性生物安全性：材料进入临床应用前具有安全使用 的性质 表面接触器械 按接触性质分类 外部接入器械 植入器械 短期接触：24h 按接触时间分类 长期接触：24h30d 持久接触：30d分类第85页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四 口腔材料生物学评价试验 根据材料的用途、与材料可能接触的组织和接 触时间来考虑选择试验，分为三组 第一组：体外细胞毒性试验 采用体外组织细胞培养的方法，观察

29、材料对细胞生长繁殖及形态的影响，评价材料的体外细 胞毒性。 方法：铬释放法，分子过滤法，琼酯覆盖法等， 简便快速灵敏第86页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第二组检测材料对机体的全身毒性作用及局部组织反应 试验类型 观察指标 试验目的全身毒性试验-经口途径毒性反应+病理全身毒性全身毒性试验-静脉途径毒性反应+病理全身毒性吸入毒性试验毒性反应+病理全身毒性遗传毒性试验致畸致癌致突变远期作用致敏试验机体变态反应致敏作用皮肤刺激皮下反应试验皮肤粘膜反应刺激作用植入后局部反应试验局部组织学观察局部毒性作用第87页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四第三组为临

30、床应用前试验，检测材料对拟使用部位的组织毒性作用 试验类型 观察指标 试验目的牙髓牙本质刺激试验组织病理反应材料刺激性盖髓及活髓切断试验组织病理反应治疗作用根管内应用试验组织病理反应治疗作用第88页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四(二)生物相容性概念 影响因素 范围 检测方法表征 评价方法 第89页，共100页，2022年，5月20日，3点14分，星期四生物相容性概念 是指材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生相互反应的能力。 是材料在生物体内处于静动态变化过程中，能耐受宿主各系统作用而保持相对稳定，不被排斥和破坏的生物学性质。又称为生物适应性和生物可接受性。 第90页，共100页，20