Нурт_Стоматологическое материаловединие

М Е Х А Н И Ч Е С К ИЕ СВОЙСТВА

53

Рис. 1.7.5. Вид кривых напряжение-деформация для ма­

териалов различного типа. Кривые представлены не в масштабе

соответствующая ему деформация могут быть рассчи­ таны по приведенным выше формулам. По этим дан­ ным можно построить кривую напряжение — дефор­ мация, а по этой кривой можно определить ряд свойств. Типичные примеры кривых напряжения-де­ формации для некоторых материалов представлены на Рис. 1.7.5.

Примером пластичного или ковкого материала яв­ ляется мягкая сталь, на графике напряжение-дефор­ мация для которой показаны: область линейной упру­ гости, четко определяемая точка предела текучести и высокая степень пластичности материала. И, напро­ тив, на графике такого твердого материала, как гипс, видна только линейная область упругости, а затем происходит разрушение без каких-либо признаков пластической деформации.

Многие пластмассы, такие, как полиметилметакрилат, также являются жесткими материалами, однако они обладают меньшей хрупкостью, чем гипс. Пове­ дение эластомера, примером которого является сили­ коновый оттискной материал, очень необычно по сравнению с другими материалами. Оказывается на графике напряжение-деформация у него отсутствует область линейной упругости, а область упругого вос­ становления у эластомера очень обширна. Относи­ тельное удлинение у него значительно выше, чем, например, у стали или гипса. Эластомер эластичен по своей природе, и, подобно резине, он восстанавлива­ ет свои исходные размеры сразу же после снятия нап­ ряжения. Кроме того, резина обладает крайне низкой лрочностью при растяжении.

Рис. 1.7.6. Образование «шейки» при растяжении плас­

тичного материала

Образование шейки при испытании на растяжение

При упругой деформации наблюдается небольшое увеличение объема материала за счет того, что рассто­ яние между атомами, из которых состоит твердое тело, удлиняется при растяжении. Однако при плас­ тической деформации таких изменений объема не наблюдается. При такой деформации увеличение дли­ ны материала может привести к уменьшению площа­ ди его поперечного сечения. Это в свою очередь при­ ведет к возникновению локализованной области материала, которая представлена на Рис. 1.7.6. Эта об­ ласть уменьшения поперечного сечения образца на­ зывается шейкой. Часто такое явление наблюдается при растяжении материалов с повышенной вязкостью (пластичных материалов).

Результаты испытаний на растяжение могут быть очень полезными при создании новых конструкций, поскольку для того, чтобы предсказать поведение конструкции, находящейся под нагрузкой, необхо­ димо знание параметров упругой деформации мате­ риала.

Максимальное напряжение, которое может безо­ пасно выдержать материал, определяется пределом текучести. Следовательно, от предела текучести зави­ сит максимальная нагрузка, которой этот материал способен противостоять, хотя благоразумнее было бы включить в расчеты некоторый коэффициент запаса прочности. Жесткость материала можно рассчитать

54 ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО М А Т Е Р И А Л О В Е Д Е Н И Я

1

Бринелль

Викерс

Кнуп

Рис. 1.7.9 Вид отпечатка индентера на поверхности образ­ ца для различных видов твердомеров

териал обладает высокой пластичностью, то ему можно придавать нужную форму, однако если пластичность материала невысока, то создание формы путем воздей­ ствия нагрузки будет невозможным.

t

Рис. 1.7.7. Распределение напряжений растяжения и сдвига в образце при определении прочности материала на сжатие

t

Рис. 1.7.8. Схема испытания образца для определения прочности материала на диаметральный разрыв

по модулю упругости. Например, сочетание этих двух свойств (предела текучести и жесткости) позволит легко определить упругость или пружинистость ме­ таллической проволоки.

Если в технологический процесс изготовления продукции включены такие операции, как прокатка, протяжка проволоки или прессование, необходимо знать величину пластической деформации, которую материал сможет выдержать без разрушения. Если ма-

Испытание на сжатие

Испытания на растяжение проводить сложно, особен­ но, если материал хрупкий — в таких случаях наблюда­ ется большой разброс результатов. Альтернативным методом оценки прочности материала является испы­ тание на сжатие, которое легче провести, если матери­ ал хрупкий, так как в этом случае разброс результатов будет меньшим. Другой причиной, по которой хруп­ кие образцы следует испытывать на сжатие, является тот факт, что эти материалы используются в условиях, где действуют сжимающие нагрузки.

На Рис. 1.7.7 схематически представлено проведе­ ние испытания на сжатие. Поскольку образец удержи­ вается за счет трения в точках контакта с опорными пластинами испытательного прибора, здесь наблюда­ ется увеличение площади поперечного сечения в середине образца, и одновременно с этим материал приобретает форму бочонка. Этот эффект «приобре­ тения формы бочонка» приводит к возникновению очень сложной модели распределения напряжений в материале (также представленной на Рис. 1.7.7). Ана­ лизировать такую модель очень сложно. Это затрудня­ ет интерпретацию результатов испытаний на сжатие.

Компромиссным испытанием является измерение так называемой диаметральной прочности, в который изготовленный из испытываемого материала диск подвергают воздействию сжимающей нагрузки. В ре­ зультате приложения этой нагрузки к диску, в направ­ лении, перпендикулярном направлению приложения сжимающей нагрузки, возникают напряжения растя­ жения, что схематически представлено на Рис. 1.7.8. Растягивающее напряжение, а, рассчитывают по фор­ муле:

а = 2P/JT.DT,

где Р — нагрузка, D — диаметр диска, Т — толщина диска. Обычно этот метод используют для испытаний

Рис. 1.7.10. Расположение образца при определении прочности на удар по Шарли. Маятник с ударником, кото­ рый падает с определенной высоты

хрупких стоматологических материалов, поскольку он прост и позволяет получать более воспроизводимые результаты, чем в случае испытаний на растяжение.

Испытание твердости

Испытание твердости — это измерение сопротивле­ ния поверхности материала воздействию инструмен­ та, внедряемого или вдавливаемого в поверхность (индентеров), или режущего инструмента. Испыта­ ние твердости проводят для определения сопротив­ ления материала царапанью или стиранию. Кроме того, существует приближенная зависимость между твердостью материала и пределом прочности на рас­ тяжение.

Для испытаний используют индентер в форме ша­ рика (при испытании твердости по Бринелю), пира­ мидки (при испытании твердости по Виккерсу или по Кнуппу) или конуса (при испытании твердости по Роквеллу). Разумеется, твердость самого индентера должна быть выше твердости испытываемого матери­ ала. Образец вдавливают в поверхность материала в течение определенного периода времени, и на поверх­ ности материала остается отпечаток шарика, пира­ мидки или конуса (Рис. 1.7.9).

Размер полученного отпечатка будет зависеть от твердости испытуемого материала. Размеры отпечатка можно измерить и подсчитать из них эмпирическое значение числа твердости. Выбор метода испытания твердости до некоторой степени зависит от природы материала, который будет подвергнут испытанию.

М Е Х А Н И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

55

Время

Рис. 1.7.12. Кривая крипа, на которой можно выделить четыре стадии ползучести в условиях долговременных ис­ пытаний при высокой температуре

Испытание на ударную прочность

Испытание на ударную прочность — это оценка сопро­ тивления материала мгновенному приложению наг­ рузки. Стандартный образец в виде балки с насечками подвергают воздействию импульсной нагрузки, созда­ ваемой маятниковым копром. Схематическое изобра­ жение испытания на ударную прочность представлено на Рис. 1.7.10.

Маятниковый копер отпускают с определенной высоты, он ударяет и разрушает образец, который ус­ тановлен на параллельных опорах. Часть энергии ма­ ятника используется для разбивания образца. Если бу­ дут известны начальная высота, на которой находился маятник, и высота, на которую он поднялся после раз­ рушения образца, то нетрудно будет рассчитать разни-

56 О С Н О В Ы С Т О М А Т О Л О Г И Ч Е С К О Г О М А Т Е Р И А Л О В Е Д Е Н И Я

цу энергий. Эта разница является мерой количества энергии, которая была поглощена образцом, что и вызвало его разрушение. Несмотря на то, что резуль­ таты этого испытания являются эмпирическими, его можно применять для оценки ударной прочности ря­ да материалов. Присутствие насечек на образце делает условия проведения испытания очень жесткими, а также является показателем чувствительности мате­ риала к присутствию надрезов на его поверхности.

Испытание на усталостную прочность

Во многих практических ситуациях материалы под­ вергаются воздействию переменных нагрузок чаще, чем статических, о которых говорилось выше. Посте­ пенное накопление незначительных количеств плас­ тической деформации, возникающих в результате воз­ действия цикла переменных напряжений, известно под названием усталости материала.

Усталость может стать причиной разрушения ма­ териала при напряжениях, величина которых значи­ тельно ниже предела текучести. Для проведения ис­ пытания на усталостную прочность образцы материала подвергают воздействию циклических наг­ рузок в некотором их диапазоне. В каждом случае подсчитывают число циклов, требуемых для разруше­ ния образцов.

Величину напряжения выражают графически в ви­ де логарифмической зависимости от соответствующе­ го числа циклов напряжений, которое требуется для разрушения образца. Кривая зависимости напряже­ ния от числа циклов (кривая Н — Ч) представлена на

Рис. 1.7.11.

влияние оказывает среда, в которой проходит экспе­ римент. Например, в коррозионных средах усталост­ ная прочность материала снижается.

Клиническое значение

В некоторых случаях материал может быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузки в начале его использования в полости рта, но это не означает, что он сможет противостоять таким же нагрузкам в отда­ ленные сроки клинической службы.

Испытание на крип (ползучесть)

Если материал долгое время находится под нагрузкой, то под воздействием постоянного напряжения он мо­ жет непрерывно деформироваться, даже несмотря на то, что величины действующих на него напряжений значительно ниже предела упругости. Эта деформа­ ция материала, зависящая от времени его нахождения под нагрузкой, называется крипом, который, в конеч­ ном итоге, ведет к разрушению материала. В частнос­ ти, понимание этого явления важно, если материал используют при температурах, превышающих поло­ вину значения температуры плавления или темпера­ туры размягчения, что, например, характерно для не­ которых амальгамных фаз или многих пластических материалов. При температурах на 40 — 50% меньше абсолютной точки плавления материала, крип нич­ тожно мал.

На Рис. 1.7.12 представлена типичная кривая кри­ па. На ней можно выделить 4 стадии деформации:

Существуют две формы поведения материалов. Для некоторых материалов по мере увеличения чис­ ла циклов нагрузки происходит снижение напряже­ ний, которые способен выдержать материал. Однако для других материалов существует уровень напряже­ ний, называемый пределом выносливости, ниже ко­ торого материал можно подвергать неопределенно­ му числу циклов нагрузки, не вызывая его разрушения.

Усталостная прочность в значительной степени определяется характеристиками поверхности мате­ риала. Улучшение качества обработки поверхности или создание на поверхности напряжений сжатия механическими, термическими или химическими методами, приводит к повышению усталостной кри­ вой Н - Ч.

Кроме того, на характер кривой Н — Ч выраженное

•начальное удлинение, возникшее в результате приложения нагрузки;

•переходный или первичный крип, который стре­ мится к непрерывному увеличению;

•устойчивое состояние (вторичный крип);

•третичный крип.

Вэтой главе механизмы возникновения крипа рас­ сматриваться не будут.

Клиническое значение

Механические свойства материалов можно определять в широких пределах. Это позволяет сравнивать между собой разные стоматологические материалы, хотя зна­ чение результатов таких испытаний для клиники остает­ ся предметом многочисленных дебатов.

Глава 1.8

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВВЕДЕНИЕ

Каждый пациент индивидуален и требует специально­ го подхода, и материалы, которые используются в вос­ становительной стоматологии, не относятся к катего­ рии товаров массового потребления. Следовательно, большинство материалов, которыми пользуются вра­ чи-стоматологи и зубные техники, требуют соответ­ ствующей технологической переработки перед тем, как тот или иной материал затвердеет.

Часто в процесс изготовления различного рода реставраций входит этап смешивания материалов друг с другом для получения густой пасты или жидкости, которую затем можно внести в полость зуба или из ко­ торой моделировать зубной протез, чтобы придать массе форму, которая потребуется для конкретного пациента. Следовательно, успешное использование стоматологических материалов требует определенного понимания механизма поведения материалов при их смешивании, литье или моделировании анатомичес­ кой формы. Одним из важнейших свойств материала является его текучесть, изучением которой занимает­ ся реология.

Когда пациент пьет чай или ест мороженое, воз­ никает разница температур в пределах одного зуба. Если температура вещества, действующего на зуб, резко отличается от нормальной (37°С), то это может вызвать болезненную реакцию со стороны пульпы зуба, незащищенной от температурного воздействия. При постановке пломб, коронок, мостовидных или съемных протезов, необходимо уделять максималь­ ное внимание защите пульпы от перепадов темпера­ туры. Следовательно, врач должен иметь представле­ ние о термических свойствах стоматологических материалов.

В настоящее время при восстановлении функции отдельных зубов и окклюзии наметилась четкая тен­

денция уделять все большее внимание эстетике рес­ тавраций. Большинство пациентов сегодня требуют от врача, чтобы восстановленные зубы не отличались от естественных. Следовательно, все более важным становится изучение оптических свойств материалов,

выбранных и используемых врачом-стоматологом.

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Реология — это учение о текучести материалов. Теку­ честь жидкости измеряется вязкостью, текучесть твер­ дых веществ — ползучестью (крипом) и вязкоэластичностью. Крип уже был описан в главе 1.7, поэтому в данной главе будут рассмотрены только вязкость и вязкоэластичность.

Вязкость

Когда вещество течет под воздействием прилагаемой к нему нагрузки (например, сил гравитации), молеку­ лы или атомы начинают контактировать с соседними атомами или молекулами. Таким образом, имеющиеся связи могут распадаться и образовываться снова, ока­ зывая сопротивление течению. Это сопротивление те­ чению и называется вязкостью.

Для таких жидкостей, как вода, силы связи между молекулами очень малы и легко преодолеваются, по­ этому вода легко течет под воздействием сил, прила­ гаемых извне, и вязкость ее невысока. У некоторых других жидкостей силы межмолекулярного взаимо­ действия будут намного выше. Обычно такие силы ассоциируются с крупными молекулами, например, молекулами такого известного вещества, как патока. Молекулы в подобных веществах могут переплетать­ ся друг с другом, что делает жидкость очень вязкой.

58 ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО М А Т Е Р И А Л О В Е Д Е Н И Я

Рис. 1 . 8 . 1 . Сдвиг слоя жидкости толщиной d, расположен­ ного между двумя твердыми пластинами. Для движения верхней подвижной пластины относительно неподвижной нижней со скоростью V необходимо приложить силу F для преодоления сопротивления данного слоя жидкости

	Рис. 1.8.2. Зависимость напряжения сдвига от скорости
	для ньютоновской жидкости
Эти явления наблюдаются у полимеров с высокой
молекулярной массой.
Когда мы перемешиваем жидкость, мы приклады­
ваем усилия, которые создают в жидкости напряже­
ния сдвига, чем энергичнее перемешивается жид­
кость, тем выше скорость сдвига. Эта ситуация
графически показана на Рис. 1.8.1. Напряжение и ско­
рость сдвига определяются соотношениями:
Напряжение сдвига = r\s = F/A
Скорость сдвига = е = V/d
Существует ряд методов измерения напряжения
сдвига путем оценки ряда скоростей сдвига для дан­
ной жидкости. По значениям скоростей сдвига, полу­
ченным экспериментальным путем, строят график в
координатах напряжение сдвига — скорость сдвига. За­
висимость между напряжением и скоростью сдвига
для многих жидкостей является линейной. На Рис.
1.8.2 представлена типичная кривая для такой жид­	Рис. 1.8.3. Графическое представление реологических
кости. Угол наклона кривой равен вязкости, т), опре­	свойств ряда жидкостей
деляемой по формуле:
	Жидкости с пластической характеристикой не бу­
Т| = напряжение сдвига/скорость сдвига.	дут течь, пока приложенное начальное напряжение
Единицами измерения вязкости являются Паскаль	сдвига не достигнет определенной величины. После
секунды (Пах) .	этого течение жидкости будет соответствовать ньюто­
Вещества, для которых соотношение между нап­	новскому поведению.
ряжением и скоростью при сдвиге носит линейный	У дилатантных (расширяющихся) жидкостей при
характер, имеют один показатель вязкости для всего	повышении скорости сдвига будет увеличиваться вяз­
диапазона скоростей сдвига, и проявляют «ньютоно­	кость. Это означает, что чем быстрее мы будем пере­
вские» свойства текучести. Однако линейное соотно­	мешивать жидкость, тем труднее будет проводить этот
шение наблюдается далеко не у всех материалов, не­	процесс. Текучесть таких жидкостей невозможно ха­
которые имеют другие отличные характеристики,	рактеризовать одним единственным показателем вяз­
представленные на Рис. 1.8.3.	кости.

Ф И З И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

59

Рис. 1.8.4. Характеристика тиксотропного поведения

жидкостей

Для некоторых жидкостей увеличение скорости сдвига не приводит к соответствующему повышению напряжения сдвига. Это означает, что увеличение ско­ рости сдвига облегчает перемешивание таких ве­ ществ, что отличает их от «ньютоновских» или дилантатных жидкостей. Подобное поведение жидкости называют псевдопластическим, оно приводит к расп­ ространенному явлению, называемому «разжижением вещества». Примером псевдопластического вещества стоматологического назначения является силиконо­ вый оттискной материал, который за счет разжижения при увеличении скорости сдвига будет значительно легче вытекать из шприца, чем вещество, не обладаю­ щее псевдопластичностью.

Тиксотропия

До настоящего момента полагали, что если известны значения напряжения и скорости сдвига в данный мо­ мент времени, то можно определить вязкость. Для не­ которых веществ при определенной скорости сдвига вязкость будет меняться, и если построить график в системе координат «напряжение сдвига — скорость сдвига», то можно увидеть картину, представленную на Рис. 1.8.4.

В этом случае, вязкость, наблюдаемая при повы­ шении скорости сдвига, отличается от таковой, при снижении этой скорости. Подобное явление называ­ ется гистерезисом. В таких случаях вязкость жидкости зависит от предшествующих деформаций, которым эта жидкость ранее подвергалась.

Этот тип поведения жидкости наблюдается в тех

случаях, когда в результате перемешивания в ней про­ изошло перераспределение молекул, и при этом моле­ кулам не хватило времени снова вернуться к своему нормальному положению, имевшему место до пере­ мешивания. Таким образом, чем дольше перемеши­ вать жидкость с заданной скоростью сдвига, тем ниже будет напряжение сдвига, тем меньше будет вязкость этой жидкости. Однако если жидкость после переме­ шивания оставить на какое-то время, молекулы вер­ нутся к своему нормальному распределению, и тогда весь процесс можно будет проводить снова. Такой тип поведения жидкости называется тиксотропным. При­ мером тиксотропной жидкости являются красители, не стекающие с кисти художника.

Клиническое значение

Реологические свойства материалов имеют большое значение потому, что они существенным образом опре­ деляют технологические характеристики материала.

Вязкоэластичность

Многие материалы по физическим свойствам нахо­ дятся где-то посередине между вязкой жидкостью и упругим твердым телом. Считается, что у упругого твердого материала соотношение между напряжением и деформацией не зависит от каких бы то ни было ди­ намических факторов, таких, как скорость приложе­ ния нагрузки или скорость деформации. Однако если материал нагружен в течение достаточного времени, в некоторых твердых веществах под воздействием наг­ рузок происходит перераспределение молекул, что приводит к изменению величины деформации мате­ риала. После снятия нагрузки, материал не способен сразу же вернуться в исходное состояние. Это означа­ ет, что поведение материала зависит от таких факто­ ров, как «длительность нагрузки» и «величина прила­ гаемой нагрузки».

Простым и эффективным способом наглядного представления этих свойств является использование модели, основанной на комбинации пружины и мас­ ляного амортизатора, представляющей собой устрой­ ство для поглощения энергии удара. Пружина играет роль упругого элемента, а масляный амортизатор — вязкого. Изменение деформации этой модели со вре­ менем представлено на Рис.1.8.5. Для пружины при­ ложение нагрузки приведет к моментальной деформа­ ции, которая будет сохраняться в течение всего времени действия нагрузки. Сразу же после снятия нагрузки пружина вернется в исходное состояние за счет сил упругости. Для масляного амортизатора, нап­ ротив, приложение нагрузки приведет к постепенно­ му нарастанию деформации в течение всего времени

60 О С Н О В Ы С Т О М А Т О Л О Г И Ч Е С К О Г О М А Т Е Р И А Л О В Е Д Е Н И Я

Рис. 1.8.5. Графическая характеристика упругого поведе­ ния пружины и вязкого масляного амортизатора

действия нагрузки. После снятия нагрузки деформа­ ция не исчезнет, и масляный амортизатор останется в новом положении.

При параллельном соединении этих двух элемен­ тов можно получить простую модель вязкоэластичности. Реакция такой модели на нагрузку представле­ на на Рис. 1.8.6. В этой модели масляный амортизатор препятствует резкой деформации упругой пружины. При этом деформация масляного амортизатора пос­ тепенно позволяет пружине приближаться к желае­ мому состоянию деформирования. При снятии наг­ рузки, масляный амортизатор препятствует возвращению пружины в исходное состояние, кото­ рое, в конце концов, может быть достигнуто через оп­ ределенное время.

Вязкоэластичными свойствами обладает группа эластомерных оттискных материалов. Кривая в коор­ динатах «деформация-время» для эластомеров и отве­ чающая ей модель, основанная на упругом, вязком и вязкоэластичном элементах, представлена на Рис.

1.8.7.

Для того, чтобы избежать избыточной постоянной деформации этих материалов, их не следует нагружать дольше положенного времени. По этой причине эластомерный оттискной материал удаляют из полости рта коротким резким рывком. Чем быстрее будет прило­ жена и снята нагрузка, тем более упругой будет реак­ ция материала.

Клиническое значение

Некоторые материалы по своим свойствам занимают промежуточное положение между жидкостью и твер­ дым телом, что обуславливает их склонность к де­ формации.

ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

При соприкосновении с материалом мы можем почу­ вствовать холод или тепло. Это — реакция материала на источник тепла (в данном случае от кончиков на­ ших пальцев) зависит от того насколько легко тепло проходит сквозь материал. Материал, который легко проводит тепло, называется проводником тепла; мате­ риал, который препятствует прохождению тепла -

тепловым изолятором.

Теплопроводность

	Одним из факторов, определяющих легкость, с кото­
Рис. 1.8.6. Вязкоэластичное поведение пружины и амор­	рой тепло проходит сквозь материал, является теп­
тизатора, соединенных параллельно	лопроводность этого материала. Теплопроводность

(К) — это скорость теплового потока при выравнива­ нии температурного градиента в один градус; едини­

цами измерения теплопроводности являются кал-см" 1 -с-^С-1.

Удельная теплоемкость

Для некоторых материалов начальное «ощущение хо­ лода» может быстро исчезнуть, поскольку материал начнет нагреваться сразу же после получения им теп­ ловой энергии от источника нагрева. Насколько быст­ ро начнет подниматься температура материала, зави­ сит от его удельной теплоемкости. Удельная теплоемкость — это энергия, которая требуется для повышения температуры единицы объема материала на 1 градус Цельсия. Таким образом, единицами изме­ рения удельной теплоемкости являются кал.г'-'С"1 .

Для обозначения удельной теплоемкости исполь­ зуют символ Ср.

Температуропроводность

Передача тепла от горячего источника к холодному за­ висит как от теплопроводности материала, так и от его удельной теплоемкости. От первого показателя зави­ сит скорость поступления тепла в материал и его вы­ хода из материала, от второго — скорость подъема тем­ пературы материала после поступления в него тепла. Эти зависимости могут быть объединены таким пока­ зателем, как температуропроводность, h, который рассчитывают по формуле:

h = К/СрР,

где р — плотность материала, К — теплопроводность, Сг — удельная теплоемкость. Температуропроводность отражает скорость подъема температуры в одной точ­ ке при нагреве в другой точке. Температуропровод­ ность можно рассматривать, как один из самых важ­ ных физических показателей, имеющих значение для стоматологии.

Некоторые типичные значения вышеупомянутых свойств некоторых материалов представлены в Табли­ це 1.8.1. Интересно отметить, что одним из веществ с низкой температуропроводностью является вода, что делает ее превосходным теплоизолятором. По этой причине эскимосы при жестоких морозах не замерза­ ют в своих «иглу» — жилищах из ледяных плит.

Термическое расширение

При нагревании материал поглощает дополнительную энергию, благодаря которой повышается амплитуда колебаний атомов и молекул. Следовательно, матери­ ал расширяется. Наиболее распространенным спосо-

Ф И З И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

61

10

И

12

Рис . 1.8.7. Вязкоэластичная модель реологического по­ ведения полностью отвержденного эластомерного оттиск-

ного материала. Нагрузка, приложенная в момент		to при­
водит к м г н о в е н н о м у	растяжению пружины	А, а
деформация пружины D	запаздывает из-за противодей­

ствия амортизатора С. Через некоторое время амортизато­ ры С и В срабатывают и приводят к дальнейшей деформа­ ции. В момент t1 нагрузка снимается, пружина А мгновенно возвращается в исходное состояние. Амортиза­ тор С препятствует возвращению пружины D в исходное состояние. Постепенно к моменту t2 пружина возвращает­ ся к своей первоначальной'длине. Некоторая величина ос­ таточной деформации сохраняется, так как поршень масля­ ного амортизатора В не вернулся в свое исходное положение

бом измерения расширения материала является опре­ деление начальной длины образца с последующим его нагреванием до заданной температуры и замером его конечной длины. Изменение единицы длины при нагревании материала на ГС называют коэффициен­ том линейного расширения а. Иначе этот показатель называется коэффициентом термического расшире­ ния (КТР). Изменение длины материала является нас­ только незначительным, что обычно его измеряют в миллионных долях на градус Цельсия (10"6/°С). Неко­ торые значения а для известных материалов представ­ лены в Таблице 1.8.2.

Наилучший материал для реставрации зубов имеет коэффициент термического расширения одинаковый (или максимально приближенный) с этим показате­ лем для твердых тканей зуба. Несовпадение коэффи­ циентов может привести к температурному несоотве­ тствию, которое, в свою очередь, ведет к образованию краевых зазоров и разрушению адгезионной связи.

62 ОСНОВЫ С Т О М А Т О Л О Г И Ч Е С К О Г О М А Т Е Р И А Л О В Е Д Е Н И Я

Таблица 1.8.1 Физические свойства стомато­

логических материалов

	г	Ср	К	А
	(г/см3)	(кал. г1.	(кал. см'.с'.	(сиг2.с
		'С-1)	Т<)
Эмаль	2.9	0.18	0.0022	0.0042
Дентин	2.1	0.28	0.0015	0.0026
Серебро	10.5	0.056	0.98	1.67
Оксид	2.5	0.20	0.003	0.006
кремния
Вода	1.0	1.0	0.0014	0.0014

Таблица 1.8.2 Коэффициенты термического

расширения

		фО-еГС)
Эмаль		12
Дентин		14
Полимерный	композит	2 0 - 5 5
Герметик для	фиссур	80
Фарфор		12
Стеклоиономерный цемент		8

Возникновение краевого зазора может зависеть не только от коэффициента термического расширения, но и от температуропроводности материала.

Для повышения температуры некоторых материа­ лов, таких, как серебро, требуется небольшое количе­ ство тепловой энергии, и они быстро расширяются при нагревании или сжимаются при охлаждении. Композитные восстановительные материалы напро­ тив, обладают низкой температуропроводностью. Это обеспечивает определенную защиту от раздражения теплом, поскольку для подъема температуры материа­ ла и его последующего расширения требуется булыпее количество тепловой энергии. Однако если будет пос­ тупать достаточное количество тепла, это может при­ вести к несоответствию степени расширения-сжатия материала по сравнению с твердыми тканями зуба.

При термическом несоответствии огнеупорного формовочного материала литейному сплаву может произойти разрыв отливки при охлаждении. Точность прилегания коронок или мостовидных протезов опре­ деляется величиной усадки сплавов при охлаждении. Подобно этому, прочность связи между металлом и керамикой основана на близком совпадении их коэф­ фициентов термического расширения.

Источник света

Рис. 1.8.8. Восприятие внешнего вида объекта зависит от источника света, оптических свойств самого объекта и от способности глаза отображать свет в видимой части спект­ ра на сетчатке

Клиническое значение

Термические свойства стоматологических материалов могут влиять на чувствительность зуба к холодной или горячей пище. Разное расширение или сжатие стомато­ логических материалов может привести к механическо­ му разрушению реставрации.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

В реальном мире каждый объект, который мы ви­ дим, является результатом отражения света от этого объекта. Отражение воспринимается сверхчувстви­ тельным (в пределах определенных длин волн) фо­ тодетектором, а именно человеческим глазом (Рис. 1.8.8). Таким образом, у нас есть три составляющие: источник света, объект и наблюдатель. Каждая из этих составляющих оказывает влияние на то, что мы видим. Если поместить яблоко перед тремя разными людьми и попросить их описать его цвет, то можно получить три разных ответа. Одному из них оно по­ кажется просто красным, другому — темно-красным, третьему — ярко-красным. Ответы будут разными потому, что каждый из них обладает разной цветовой чувствительностью и разным пониманием цвета.

Существуют три характеристики объекта, опреде­ ляющие природу отраженного света:

Цвет. Цвет объекта, воспринимаемый нашим гла­ зом является функцией (1) спектра цветов источника