خواص فیزیکی مواد دندانپزشکی

خواص فیزیکی چیست؟
خواص فیزیکی خواصی هستند که بر اساس قوانین مکانیک ، صوت شناسی (acoustics)، اپتیک،ترمودینامیک، الکترونیک، مغناطیس، تابش، ساختار اتمی ویا پدیده های هسته ای درماده پدید می آیند. رنگ (Hue)، حجم ومشخصه های رنگی خواص فیزیکی هستند که بر اساس قوانین اپتیک بررسی می شوند. اپتیک علمی است که در زمینه ی پدیده های نوری تحقیق می کند رسانایی گرمایی وضریب انبساط حرارتی خواص فیزیکی هستند که براساس قوانین ترمودینامیک بنا شده اند تأثیر طبیعت مولکولی واتمی مواد جامد بر روی خواص آنها بسیار مهم تر باشد.در ادامه به توصیف کوتاهی از خواص فیزیکی می پردازیم.

سایش و مقاومت سایشی

سختی معمولاً به عنوان شاخصی برای قابلیت ماده به مقاومت دربرابر سایش استفاده می شود. به هر حال، سایشی یک مکانیزم پیچیده درمحیط های دهانی است که در ان فاکتورهای زیادی دخالت دارند. به همین علت بررسی سختی به عنوان یک عامل نشاندهنده ی مقاومت به سایش در مواد است. (مخصوصاً درمقایسه ی مواد موجود در یک گروه مثلاً مقایسه ی یک برند از فلز ریخته گری با برند دیگراز همان آلیاژ ریختگی). به هر حال سختی به تنهایی برای ارزیابی مقاومت به سایش و یا سایش گروه های مختلف موادمانند مواد فلزی درمقایسه با رزین های مصنوعی مناسب نمی باشد. یک قسمت آزمایشگاهی قابل اطمینان برای مقاومت به سایش آن آزمایشی است که به دقت محیط فعالیت ماده را شبیه سازی کند. به هر حال، یک تست ساده ی سایشی نمی تواند سایش بوجود آمده در محیط را پیش بینی کند. علت این مسأله پیچیدگی زیاد محیط بالینی است. سایش لعاب بوسیله ی سرامیک ها وبرخی از آلیاژهای فلزی خاص مشخص گردیده است. به هر حال ، سختی مواد تنها یکی از فاکتورهایی است که برسایش سطوح لعابی تأثیر دارد. سایر فاکتورهای اصلی مؤثر برسایش عبارتند از: نیروهای ضربه ای ،میزان جویدن (کیفیت ونحوه ی جویدن)، میزان سختی مواد غذایی موجود در رژیم غدایی، ترکیب مایع های دهانی، تغییرات دمایی، میزان ناهمواری های سطحی ، خواص فیزیکی مواد، بی نظمی های سطحی (مانند ذرات ناخالصی سخت، ترک های ریز، حفرات ولبه ها ) درشرایطی که نیروهای ضربه ای بالایی درمحیط دندان ها وجود داشته باشد، سایش بیش از اندازه لعاب دندان ها بوسیله ی تاج سرامیکی مقابل مخصوصاً درلعاب های نرم بوجود می آید. اگر چه دندان پزشکان نمی توانند نیروهای ضربه ای یک بیمار را کنترل کنند بلکه می توانند میزان جفت شدگی دندان ها راکنترل کنند ودراین حالت میزان ناحیه ی تماس دندان ها را افزایش دهند. همچنین دندان پزشک با پولیش دادن سطح سرامیک می تواند سرعت تخریب لعاب را کاهش دهد.

ویسکوزیته

ویسکوزیته (Viscosity) مقاومت یک مایع به جاری شدن است. با توجه به این نکته بحث خواص فیزیکی مواد دندانی به رفتار مواد جامد در دمای محیط دهان (دمای اتاق) اختصاص دارد. این مواد جامد درمحیط دهانی درمعرض تنش های متنوعی هستند. به هر حال، دندان پزشکان ودندان سازان باید همچنین مواد درحالت مایع را دستکاری کنند تا به محصول بالینی موفقی درحالت جامد برسند. برای مثال موادی مانند سیمان ها ومواد قالب گیری تحت استحاله ی مایع به جامد قرار می گیرند .که این استحاله درمحیط دهان انجام می شود.
محصولات گچی برای تولید مدل ها وقالب های استفاده می شوند نیز در ابتدا به صورت دوغاب هستند وپس از ریخته گری به حالت جامد در می آیند. مواد آمورف مانند موم ها ورزین ها به نظر جامد هستند. اما این مواد در اصل مایعات فوق سرد شده ای هستند که می توانند تغییر فرم پلاستیکی بازگشت پذیر دهند. (این تغییر فرم پلاستیکی بازگشت پذیر درشرایطی است که نیروی اعمالی بر آنها کمتراز نیروی الاستیکی آنها باشد).روشی که در آن این مواد جریان می یابندو تغییر فرم می دهند هنگامی است که تحت تنش قرار گیرند. که این مسأله از اهمیت خاصی درکاربردهای دندانی دارد.
مطالعه ی ویژگی های جاری شدن مواد در علم رئولوژی انجام می شود.
اگر چه یک مایع در حال سکون نمی تواند یک تنش برشی راتحمل کند(نیروی برشی برواحد سطح برش)، اغلب مایعات هنگامی که درحرکت باشند. درمقابل نیروهایی که باعث حرکت آنها شده اند، مقاومت می کنند. این مقاومت به جریان یافتن درمایع (ویسکوزیته) بوسیله ی نیروهای اصطلاکی داخلی درمایع کنترل می شوند. بنابراین ویسکوزیته مقیاسی است از میزان مقاومت یک سیال وعدم توانایی آن به جاری شدن است یک سیال باویسکوزیته ی بالا به آهستگی جریان می یابد. مواد دندانی دارای ویسکوزیته های مختلفی هستند که این ویسکوزیته بستگی به نحوه ی آماده سازی آنها در کاربردهای بالینی دارد.

شکل 1 کمک می کند تا این مسئله را بهتر فهمید. دراین شکل یک مایع بین دو صفحه ی فلزی را پرکرده است. صفحه ی پایینی ثابت است. وصفحه ی بالایی به سمت راست وبا سرعت ثابت (V) حرکت می کند. نیرویی (F) مورد نیاز است تا بر مقاومت اصطلاکی (ویسکوزیته) غلبه شود. ومایع به حرکت درآید. هنگامی که نیروی خارجی اعمال می گردد، تنش درمایع ایجاد می شود. دراینجا کرنش بوسیله ی تغییرات طول بوجود آمده در طی تغییر فرم (تنش) محاسبه می شود .اگر صفحه دارای ماسحت A باشد وتنش برش اعمالی به آنها(T)به صورت زیر است:
τ=F/A
نرخ کرنش برشی یا نرخ تغییرات حاصل از دفورمگی (?) برابر است با :
?=V/D
d: فاصله ی برش (فاصله ی صفحه ی بالایی وپایینی)
V: سرعت حرکت صفحه ی بالایی
هنگامی که F(نیرو) افزایش یابد، v نیز افزایش می یابد و می توان منحنی نیرو- سرعت را رسم نمود.
برای توصیف طبیعت ویسکوزیته ی برخی مواد، منحنی نرخ تنش برشی برکرنش برشی را نیز می توان رسم نمود. رفتار رئولوژیک چهار نوع مایع در شکل 2 نمایش داده شده است. یک مایع ایده ال یک تنش برشی ارائه می کند که قابل قیاس با نرخ کرنش است.

این نمودار به صورت خطی راست است .درواقع این مایع رفتار نیوتونی دارد. به خاطر اینکه ویسکوزیته ( η) به عنوان تنش برشی تقسیم برنرخ کرنش (τ/ε) تعریف می شود، یک سیال نیوتونی دارای ویسکوزیته ی ثابتی است ودارای شیب ثابتی درنمودار تنش برشی به کرنش برشی است (شکل 2).
ویسکوزیته با واحد مگا پاسکال برثانیه یا سانتی پوآز(cp) اندازه گیری می شود. آب خالص دردمای 20c° دارای ویسکوزیته ی 1.0cp است. درحالی که ویسکوزتیه ی شیره ی قند تقریباً 300000cp است این عدد تقریباً مشابه عدد ویسکوزیته ی مواد قالب گیری ساخته شده از کلوئید آبی آگار (agar) است .کلوئید آبی آگار دارای ویسکوزیته ی 281000cp دردمای 45c° است مواد قالب گیری الاستومری ساخته شده از پلی سولفید سبک دارای ویسکوزیته ای درحدود 109000cp است .همچنین قالب های پلی سولفیدی سنگین دارای ویسکوزیته ای درحدود 1360000cp هستند. ( دردمای 36c° ) . بسیاری از مواد دندانی دارای رفتار پبه پلاستیک (pseudoplastic) هستند. همانگونه که در شکل 2 دیده می شود. منحنی آنها دارای تغییرات شیب است. ویسکوزیته ی آنها با افزایش نرخ کرنش، کاهش می یابد. تا جایی که ثابت می شود. سیال هایی که دارای رفتار مخالف این نوع سیال هستند، سیال های دیلاتانت (dilatant) می نامند. این سیال ها هنگامی که نرخ تغییر فرم افزایش یابد، صلب تر می شوند.
برخی از مواد مانند جسمی صلب عمل کرده تا هنگامی که میزان تنش به یک میزان حداقل برسد. این مسأله بوسیله ی انحراف در طول محور تنش برشی مشخص می شود. این سیال ها که دارای رفتار جزئی صلب هستند و پس از آن به ویسکوزیته ی ثابتی می رسند به عنوان سیال های پلاستیک معروفند.سوس گوجه فرنگی مثل آشنایی از سیالی است که نیاز دارد به صورت جزئی جریان یابد.
ویسکوزیته ی بیشتر سیال ها به سرعت با افزایش دما، کاهش می یابد. ویکسوزیته ممکن است همچنین به تغییر فمر سابق آن بستگی داشته باشد. مایعی از این نوع که هنگامی که تحت فشار متوالی قرار گیرد. ویسکوزیته اش کاهش می یابد. را ماده ی تیکسوتروپ (thixotropic) می گویند .خمیرهای استحفاظی دندانی، گچ قالب گیری سیمان های رزینی وبرخی از مواد قالب گیری سیال هایی تیکسوتروپ هستند . طبیعت تیکسوتروپ مواد قالب گیری یک مزیت است زیرا این مواد تا هنگامی که بر روی بافت دندانی قرار نگیرند. جریان نمی یابند.
اگر این مواد به سرعت هم زده شوند ویسکوزیته ی شان اندازه گیر ی می شود. عددی که بدست می آید. که کمتر از عدد است که هم زده نشده است.
ویسکوزیته ی یک ماده ی دندانی ممکن است براساس مناسب بودن برای کاربرد تعیین شود. بعلاوه طبیعت نمودار تنش برشی به نرخ کرنش برشی می تواند درمحاسبه بهترین راه برای کار با ماده مؤثر باشد. همانگونه که قبلاً توضیح دادیم ویسکوزیته تابعی از زمان است ومی توان از آن درمحاسبه ی زمان کار با مواد ( زمان گیرش) استفاده کرد.
منبع انگلیسی مقاله : Dental Materials /Kenneth J.anusavice

منبع:راسخون