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Propiedades físicas de los biomateriales

Abrasión y viscosidad de los materiales dentales. Norma ISO. Artículo.

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Transcript of Propiedades físicas de los biomateriales

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS BIOMATERIALES Abrasión Viscosidad Norma ISO Artículo Pedro Luis Asprilla 1142914
Charlie Ferlay Cambino 1146618
Jhoan Felipe León 1137719 Universidad del Valle
Sede San Fernando
Facultad de Salud

Escuela de Odontología
Fundamentos Básicos II
Biomateriales ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS BIOMATERIALES? Ya que el Odontólogo es quien usa clínicamente los biomateriales desarrollados por el fabricante, debe conocer las propiedades analizadas mediante pruebas experimentales y clínicas para predecir con algo de exactitud su comportamiento en boca.

La información obtenida en una investigación bajo normas ISO y parámetros de la FDI o la ADA, facilitan la valoración clínica de un producto o técnica. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES Las propiedades físicas de los materiales dependen de la materia con la que están formados. En física es habitual la diferencia entre propiedades extensivas o intensivas que está relacionada con la cantidad de materia existente o no. Steenbecker O. principios y bases de los biomateriales en operatoria dental estética adhesiva. Macchi. Materiales dentales. Tercera edición. Enrico Steger (ZTM)
Carlos Omar Trejo Caballero (Dipl. Ing. Mecánica y MSc. Systems Design)
28 de Junio del 2010 (Gais - Südtirol - Italia) El Método Steger, para la medición de abrasión dental El presente estudio describe un método para medir el efecto de abrasión dental que ocurre sobre la superficie de tres diferentes materiales:

Esmalte dental
Cerámica (Zirkonzahn ICE)
Zirconia Prettau

contra un cuerpo abrasivo (indentador) Indentador PMMA Diente natural Cerámica
(Zirkonzahn ICE) Zirconia Prettau Se pretende cuantificar y comparar el efecto de abrasión de estos dos materiales usados en el campo dental, Zirconia y Cerámica, para así compararlos con el efecto abrasivo sobre un diente natural. Metodología a implementar Dos sistemas de abrasión, fueron construidos para reproducir el efecto de abrasión dental. Cada sistema fue construido usando una máquina de pulir preparada para trabajar a 8,400 rpm. Se ha colocado una masa de metal a cada lado de la pulidora para lograr un momento de 48.5 N (5 kg) en el indentador sobre la muestra. Dicho peso ha sido seleccionado para evitar la deformación por carga, y para producir abrasión debido a la porosidad y superficie estructural de los materiales. Un recipiente lleno con agua es posicionado de forma que el trabajo entre el indentador y la muestra suceda bajo el nivel del agua para enfriar el indentador. La superficie de las tres muestras ha sido pulida para tener una superficie plana y de esta forma, lograr un mejor contacto entre superficies. Y han sido preparadas de tal forma que puedan ser sometidas a trabajo en la máquina diseñada para la abrasión. Preparación de las muestras El indentador de PMMA poly (methyl methacrylate) ha sido elaborado con un diámetro de 8 mm. El indentador ha sido elaborado de PMMA porque este material es resistente al agua y presenta alta homogeneidad. Dichas propiedades permiten al material preservar sus dimensiones naturales a lo largo de las pruebas y así obtener mayor precisión en nuestras mediciones. El identador El sistema se puso en marcha en repetidas ocasiones por un tiempo de 6 horas, lo cual es equivalente a 3.024 millones de ciclos. Las mediciones revelan que la muestra de Zirconia Prettau desarrolló cero abrasión en el Indentador, mientras que la Cerámica presentó en promedio una abrasión de 28 μm y el diente una abrasión de 10 μm sobre el Indentador de PMMA. Prueba y resultados Con las pruebas, la Zirconia Prettau pulida ha demostrado que produce en promedio cero (0) indice de abrasión debido a su formidable propiedad de no porosidad, mientras que el diente natural desarrolla una abrasión de 10 μm. Más aún, la cerámica ICE, ha demostrado ser hasta 2.8 veces (28μm) más abrasiva que el esmalte dental, lo que la ubica como material de abrasión rápida. Conclusión Viscosidad La viscosidad es la resistencia de un liquido a fluir.

El estudio de las características de flujo de los materiales es la base de la reología. Pag 44, capitulo 3 “propiedades físicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
Viscosidad La viscosidad esta controlada por la fuerza de resistencia al interior del fluido.
La viscosidad es una medida de consistencia de un fluido y su capacidad de fluir.
Pag 44, capitulo 3 “propiedades físicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
Viscosidad Viscosidad Viscosidad Viscosidad La tasa de cambio de deformación de un fluido esta dispuesta ( teniendo en cuenta que se debe poner una placa fija y una movible), la tasa es igual a la velocidad del fluido (la misma velocidad de la placa fija) dividido por la distancia en distancia de las dos placas.
Pag 44, capitulo 3 “propiedades fisicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
La fuerza de corte (presión) es la fuerza ejercida sobre fluido entre el área de la superficie de la cual es ejercida.
Pag 44, capitulo 3 “propiedades fisicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
La viscosidad se mide como la fuerza de corte entre la taza de cambio de deformación.
Pag 44 y 45, capitulo 3 “propiedades físicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
La viscosidad se mide en Mpa (mega pascales) y cP (centi poise).
Algunos materiales se comportan como sólidos hasta alcanzar una fuerza mínima de corte.
Pag 45, capitulo 3 “propiedades fisicas de los materiales”, ciencia de los materiales dentales de phillips
En ciertas ocasiones interesa fundamentalmente analizar el comportamiento de la superficie del material; por ejemplo la mayor o menor dificultad con que puede ser dañada o desgastada.

Una manera de evaluar ese comportamiento es determinar la dureza, que puede definirse como la resistencia que ofrece el material a que se le haga una indentación permanente.
DUREZA SUPERFICIAL Y RESISTENCIA A LA ABRASIÓN. Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS Materiales_Dentales_-_Macchi[1] De la definición surge el método para medirla: se trata de penetrar o rayar una probeta del material en estudio por medio de un penetrador o indentador definido aplicando sobre éste una carga establecida.

Relacionando la carga aplicada con la magnitud de la penetración o raya puede establecerse el valor de la dureza. Cuanto mayor sea el valor de ese número (a veces expresado en kilogramo sobre milímetro cuadrado) mayor será la resistencia de ese material a la penetración.

Hay diversos métodos para medir dureza todos se basan en el mismo
principio ya descrito. La diferencia entre ellos radica en el tipo de penetrador utilizado.
Materiales_Dentales_-_Macchi[1]

Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS En el sistema Brinell se emplea como penetrador una pequeña esfera de acero. Ésta se apoya sobre el material en estudio y se Ie aplica una carga normalizada.
Para obtener el número de dureza Brinell se relaciona la carga aplicada con la superficie de la huella, que tiene una proyección circular y cuyo diámetro se mide con un microscopio. El cálculo se hace aplicando fórmulas apropiadas o simplemente consultando tablas ya confeccionadas. Materiales_Dentales_-_Macchi[1]
Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS En el sistema Brinell se emplea como penetrador una pequeña esfera de acero. Ésta se apoya sobre el material en estudio y se Ie aplica una carga normalizada.
Para obtener el número de dureza Brinell se relaciona la carga aplicada con la superficie de la huella, que tiene una proyección circular y cuyo diámetro se mide con un microscopio. El cálculo se hace aplicando fórmulas apropiadas o simplemente consultando tablas ya confeccionadas. Materiales_Dentales_-_Macchi[1]
Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS El sistema Brinell tiene dos inconvenientes: el primero es que no sirve para aplicarlo sobre materiales frágiles, ya que para producir la huella hay que superar bastante el límite proporcional, lo que no es posible en ese tipo de materiales.
El segundo es que no tiene en cuenta la recuperación que se produce en el material al retirar la esfera, es decir que no se mide la magnitud real de la penetración sino la penetración menos la recuperación que se produce cuando la superficie tiende a volver a su forma original. Materiales_Dentales_-_Macchi[1]
Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS El sistema Rockwell (en realidad una serie de sistemas en los que puede variar el tipo de indentador y la carga utilizada) es similar al Brinell pero con él en lugar de medirse la superficie de la huella se mide la profundidad de la penetración.

Ofrece menos garantías de exactitud, pero el ensayo es más fácil y rápido de elevar a efecto.
Los métodos más exactos se basan en el empleo de indentadores de diamante tallado en formas especiales.

El método Vickers o de la Pirámide de Diamante emplea un diamante que deja, al aplicarle una carga variable, una huella en forma cuadrangular muy pequeña, lo que permite realizar mediciones aun en áreas muy reducidas. Materiales_Dentales_-_Macchi[1]Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS En el sistema Knoop o de microdLtreza el indentador es un diamante ta1lado también en forma piramidal, pero con las aristas longitudinales formando un ángulo de 172, 5 grados y las transversales, de 130 grados.
De esta manera la impronta dejada sobre el material. en estudio tiene una forma romboidal con una diagonal mayor y una diagonal menor Para el cálculo sólo se mide la diagonal mayor debido a que en su nivel la recuperación elástica que se produce no tiene tanta importancia (una pequeña recuperación en una longitud grande no alÍera el resultado apreciablemente). Con estos dos últimos métodos, igual que con el Brinell, el número de dureza (\¡HN y KHN, respectivamente) se calcula relacionando la carga, que puede variar según el material ensayado entre algunos gramos y uno o dos kilogramos, con la superficie de la huella.
Con materiales con no tanta capacidad de resistir la penetración, por ejemplo algunos materiales orgánicos, puede ser empleado otro tipo de indentador y determinarse la dureza denominada Barcoll.
Otro modo de evaluar la dureza consiste en un rayado hecho en la superficie con un indentador estandarizado. El ancho de la huella permite tener una medida de la resistencia superficial del material La selección del método de ensayo depende de diversos factores que interesan más al que estudia o fabrica materiales que al que los utiliza. Este sólo debe tener presente que los valores obtenidos con los distintos métodos no son equivalentes.
Por lo tanto, no deben sacarse conclusiones sobre las características de las superficies de materiales distintos sobre la base de valores de dureza si no se especifica cómo se llegó a esos valores en cada caso. En muchas ocasiones, al usuario le interesa más la forma de reaccionar del material ante una fricción de su superficie contra otro cuerpo, de material similar o no, o ante la acción de agentes de abrasión o desgaste que el comportamiento de éste ante un indentador. Los valores de dureza determinados con los métodos descritos no siempre guardan una relación directa con la capacidad de un material para resistir la abrasión.
En esta última característica influyen también otras propiedades como las características elásticas y la tenacidad. Todo ello hace que no se pueda estandarizar tan fácilmente en el laboratorio el estudio de la resistencia a la abrasión como lo es el de otras propiedades mecánicas. Esta consideración sirve como corolario del análisis realzado en este capítulo respecto de las propiedades que son de interés en los materiales.
No puede limitarse la selección de un producto determinado a una sola característica por importante que sea sino que debe analizarse en distintos sentidos hasta encontrar la combinación de propiedades que haga más apto al material para cumplir con una determinada función. Materiales_Dentales_-_Macchi[1]
Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS Materiales_Dentales_-_Macchi[1]
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Ciencia de los materiales dentales - PHILLIPS
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