مواد و ساخت پیشرفته

گسیختگی گیره ­هایی که در دندانپزشکی استفاده می­شوند، یک مشکل بحرانی است که عملکرد بهینه نگهدارنده را به خطر می­اندازد و در صورت عدم اصلاح احتمالاً منجر به برگشت حرکات دندان می­شود. گزارش شده است که در دندانپزشکی، فصل مشترک سیم و کامپوزیت، ضعیف­ترین نقطه ناحیه اتصال است. گسیختگی در فصل مشترک سیم-کامپوزیت رایج­ترین حالت خرابی در گیره ­های نگهدارنده دندان است که ممکن است به دو دلیل رخ دهد: (I) مقدار ناکافی چسب پوشش­دهنده سیم، (II) و تماس اکلوزالی[1] روی کامپوزیت که باعث سایش آن می­شود. همچنین، ریزنشت ها در فصل مشترک سیم-کامپوزیت می تواند باعث خرابی گیره ها شود. نگهدارنده‌­های فلزی طرح­های متفاوتی دارند و شامل ترکیبات سیم­های مختلف در اندازه­های متغیر می ­باشند.

سیم ­های چند­رشته ­ای نسبت به سیم­های گرد ساده برتری دارند زیرا نگهداری مکانیکی رزین کامپوزیت را افزایش می­دهند. با این وجود، نگهدارنده ­های فلزی محدودیت­هایی برای استفاده در بیمارانی که به نیکل و سایر فلزات حساسیت دارند، دارند. آنها همچنین باعث نگرانی­های مربوط به زیبایی می­شوند. زیرا اگرچه نگهدارنده ­های فلزی خیلی در معرض دید نیستند، اما ممکن است شفافیت دندان­ها را کاهش دهند. اخیراً نگهدارنده­ های کامپوزیتی تقویت­ شده با الیاف[2] (FRC) به عنوان جایگزینی برای نگهدارنده ­های فولادی زنگ نزن معرفی شدند که می­توانند به طور شیمیایی به چسب نگهدارنده متصل شوند. این کامپوزیت­ها با الیاف کربن کوتاه یا بلند، آرامید، پلی­ اتیلن یا شیشه تقویت می­شوند و دارای خواص فیزیکی و مکانیکی برتر در مقایسه با مواد غیر تقویت ­شده می­باشند. همچنین به دلیل ترکیب غیر فلزی از نظر ظاهری و زیبایی برتری دارند. از آنجایی که FRC بارهای وارد شده به مجموعه نگهدارنده (گیره) را به الیاف شیشه موجود در ترکیب آن منتقل می­کند، مقاومت عامل اتصال را افزایش می­دهد. علاوه بر این، فصل مشترک پیوند بین دو ماده با خواص فیزیکی متفاوت (مانند سیم و کامپوزیت) به همین ترتیب حذف می­شود. کارایی فناوری تقویت کامپوزیت به پارامترهای مختلفی مانند نوع رزین اعمال ­شده، محتوای الیاف زمینه رزین، نوع، طول، شکل و جهت الیاف، چسبندگی آنها به زمینه پلیمری و اشباع رزین از الیاف بستگی دارد. الیاف شیشه و پلی ­اتیلن بیشتر برای تقویت رزین­های کامپوزیت استفاده می­شود. زیست سازگاری مهمترین ویژگی FRC های پلی­اتیلن (PFRC) است. همچنین، الیاف پلی اتیلن می­توانند تحت عملیات الکتریکی پلاسما قرار گیرند تا پیوند بهتری با رزین داشته باشند. الیاف پلی­اتیلن از زنجیره­های پلیمری با جهت­گیری منظم تشکیل شده­اند که دارای مدول الاستیسیته و چگالی کم و مقاومت در برابر ضربه بهینه هستند. رنگ این الیاف سفید است و به همین دلیل می‌توان از آن‌ها برای فرایندهای زیبایی دندان استفاده کرد. آنها به شکل مطلوبی با کانتور دندان سازگار می­شوند و کنترل آن در طول فرآیند باندینگ آسان است. همچنین به دلیل به هم­پیوستگی الیاف و کامپوزیت، دارای استحکام باند قابل قبول و متعاقباً خدمات بالینی مطلوبی هستند. خواص مکانیکی FRC­های شیشه­ای (GFRCs) عمدتاً به استحکام باند فاز رزین و فاز شیشه بستگی دارد. در مجموع، GFRCها دارای خواص مکانیکی عالی، مدول الاستیک نسبتاً بالا و استحکام پیوند بهینه با رزین هستند. علاوه بر این، آنها دارای زیبایی ­شناسی مطلوب، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر اسید و مقاومت در برابر حلال هستند.

تحلیل المان محدود (FEA) یک تکنیک مناسب برای تحلیل برهمکنش‌های بین مواد و نیروها و الگوی توزیع بار است. با استفاده از این روش، محققان می­توانند تحلیل تنش را در هندسه­های پیچیده انجام دهند. بر این اساس، جزئیات بیشتر در مورد الگوی توزیع تنش می­تواند آشکار شود. در مورد بالاترین نیروی جداشدگی بین نگهدارنده‌ها با ترکیبات مختلف هنوز اختلاف نظر وجود دارد. علاوه بر این، مطالعات بسیار کمی وجود دارد که این نگهدارنده‌ها را با تحلیل اجزای محدود مقایسه می‌کنند. و مطالعات ارزیابی کارایی نگهدارنده ­های کامپوزیت تقویت­کننده الیاف (FRC) اندک و متناقض هستند. یک مطالعه جدید، با هدف بررسی این فرضیه انجام شده است که آیا نوع نگهدارنده (فلزی، شیشه ای FRC یا پلی اتیلن FRC) بر نیروی جداشدگی نگهدارنده موثر است و همچنین برهمکنش بین مواد و نیروها و الگوی توزیع بار توسط FEA را ارزیابی می­کند.  این مطالعه با هدف مقایسه نیروی جداشدگی نگهدارنده‌های فلز، شیشه (GFRC) و FRC پلی اتیلن (PFRC)، ارزیابی برهم‌کنش بین مواد و نیروها و الگوی توزیع بار توسط تحلیل اجزای محدود (FEA) انجام شده است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1761722722001061