خواص فيزيکي مواد دندانپزشکي
 

خواص فيزيکي چيست؟
خواص فيزيکي خواصي هستند که بر اساس قوانين مکانيک ، صوت شناسي (acoustics)، اپتيک،ترموديناميک، الکترونيک، مغناطيس، تابش، ساختار اتمي ويا پديده هاي هسته اي درماده پديد مي آيند. رنگ (Hue)، حجم ومشخصه هاي رنگي خواص فيزيکي هستند که بر اساس قوانين اپتيک بررسي مي شوند. اپتيک علمي است که در زمينه ي پديده هاي نوري تحقيق مي کند رسانايي گرمايي وضريب انبساط حرارتي خواص فيزيکي هستند که براساس قوانين ترموديناميک بنا شده اند تأثير طبيعت مولکولي واتمي مواد جامد بر روي خواص آنها بسيار مهم تر باشد.در ادامه به توصيف کوتاهي از خواص فيزيکي مي پردازيم.

سايش و مقاومت سايشي
 

سختي معمولاً به عنوان شاخصي براي قابليت ماده به مقاومت دربرابر سايش استفاده مي شود. به هر حال، سايشي يک مکانيزم پيچيده درمحيط هاي دهاني است که در ان فاکتورهاي زيادي دخالت دارند. به همين علت بررسي سختي به عنوان يک عامل نشاندهنده ي مقاومت به سايش در مواد است. (مخصوصاً درمقايسه ي مواد موجود در يک گروه مثلاً مقايسه ي يک برند از فلز ريخته گري با برند ديگراز همان آلياژ ريختگي). به هر حال سختي به تنهايي براي ارزيابي مقاومت به سايش و يا سايش گروه هاي مختلف موادمانند مواد فلزي درمقايسه با رزين هاي مصنوعي مناسب نمي باشد. يک قسمت آزمايشگاهي قابل اطمينان براي مقاومت به سايش آن آزمايشي است که به دقت محيط فعاليت ماده را شبيه سازي کند. به هر حال، يک تست ساده ي سايشي نمي تواند سايش بوجود آمده در محيط را پيش بيني کند. علت اين مسأله پيچيدگي زياد محيط باليني است. سايش لعاب بوسيله ي سراميک ها وبرخي از آلياژهاي فلزي خاص مشخص گرديده است. به هر حال ، سختي مواد تنها يکي از فاکتورهايي است که برسايش سطوح لعابي تأثير دارد. ساير فاکتورهاي اصلي مؤثر برسايش عبارتند از: نيروهاي ضربه اي ،ميزان جويدن (کيفيت ونحوه ي جويدن)، ميزان سختي مواد غذايي موجود در رژيم غدايي، ترکيب مايع هاي دهاني، تغييرات دمايي، ميزان ناهمواري هاي سطحي ، خواص فيزيکي مواد، بي نظمي هاي سطحي (مانند ذرات ناخالصي سخت، ترک هاي ريز، حفرات ولبه ها ) درشرايطي که نيروهاي ضربه اي بالايي درمحيط دندان ها وجود داشته باشد، سايش بيش از اندازه لعاب دندان ها بوسيله ي تاج سراميکي مقابل مخصوصاً درلعاب هاي نرم بوجود مي آيد. اگر چه دندان پزشکان نمي توانند نيروهاي ضربه اي يک بيمار را کنترل کنند بلکه مي توانند ميزان جفت شدگي دندان ها راکنترل کنند ودراين حالت ميزان ناحيه ي تماس دندان ها را افزايش دهند. همچنين دندان پزشک با پوليش دادن سطح سراميک مي تواند سرعت تخريب لعاب را کاهش دهد.

ويسکوزيته
 

ويسکوزيته (Viscosity) مقاومت يک مايع به جاري شدن است. با توجه به اين نکته بحث خواص فيزيکي مواد دنداني به رفتار مواد جامد در دماي محيط دهان (دماي اتاق) اختصاص دارد. اين مواد جامد درمحيط دهاني درمعرض تنش هاي متنوعي هستند. به هر حال، دندان پزشکان ودندان سازان بايد همچنين مواد درحالت مايع را دستکاري کنند تا به محصول باليني موفقي درحالت جامد برسند. براي مثال موادي مانند سيمان ها ومواد قالب گيري تحت استحاله ي مايع به جامد قرار مي گيرند .که اين استحاله درمحيط دهان انجام مي شود.
محصولات گچي براي توليد مدل ها وقالب هاي استفاده مي شوند نيز در ابتدا به صورت دوغاب هستند وپس از ريخته گري به حالت جامد در مي آيند. مواد آمورف مانند موم ها ورزين ها به نظر جامد هستند. اما اين مواد در اصل مايعات فوق سرد شده اي هستند که مي توانند تغيير فرم پلاستيکي بازگشت پذير دهند. (اين تغيير فرم پلاستيکي بازگشت پذير درشرايطي است که نيروي اعمالي بر آنها کمتراز نيروي الاستيکي آنها باشد).روشي که در آن اين مواد جريان مي يابندو تغيير فرم مي دهند هنگامي است که تحت تنش قرار گيرند. که اين مسأله از اهميت خاصي درکاربردهاي دنداني دارد.
مطالعه ي ويژگي هاي جاري شدن مواد در علم رئولوژي انجام مي شود.
اگر چه يک مايع در حال سکون نمي تواند يک تنش برشي راتحمل کند(نيروي برشي برواحد سطح برش)، اغلب مايعات هنگامي که درحرکت باشند. درمقابل نيروهايي که باعث حرکت آنها شده اند، مقاومت مي کنند. اين مقاومت به جريان يافتن درمايع (ويسکوزيته) بوسيله ي نيروهاي اصطلاکي داخلي درمايع کنترل مي شوند. بنابراين ويسکوزيته مقياسي است از ميزان مقاومت يک سيال وعدم توانايي آن به جاري شدن است يک سيال باويسکوزيته ي بالا به آهستگي جريان مي يابد. مواد دنداني داراي ويسکوزيته هاي مختلفي هستند که اين ويسکوزيته بستگي به نحوه ي آماده سازي آنها در کاربردهاي باليني دارد.

شکل 1 کمک مي کند تا اين مسئله را بهتر فهميد. دراين شکل يک مايع بين دو صفحه ي فلزي را پرکرده است. صفحه ي پاييني ثابت است. وصفحه ي بالايي به سمت راست وبا سرعت ثابت (V) حرکت مي کند. نيرويي (F) مورد نياز است تا بر مقاومت اصطلاکي (ويسکوزيته) غلبه شود. ومايع به حرکت درآيد. هنگامي که نيروي خارجي اعمال مي گردد، تنش درمايع ايجاد مي شود. دراينجا کرنش بوسيله ي تغييرات طول بوجود آمده در طي تغيير فرم (تنش) محاسبه مي شود .اگر صفحه داراي ماسحت A باشد وتنش برش اعمالي به آنها(T)به صورت زير است:
τ=F/A
نرخ کرنش برشي يا نرخ تغييرات حاصل از دفورمگي (?) برابر است با :
?=V/D
d: فاصله ي برش (فاصله ي صفحه ي بالايي وپاييني)
V: سرعت حرکت صفحه ي بالايي
هنگامي که F(نيرو) افزايش يابد، v نيز افزايش مي يابد و مي توان منحني نيرو- سرعت را رسم نمود.
براي توصيف طبيعت ويسکوزيته ي برخي مواد، منحني نرخ تنش برشي برکرنش برشي را نيز مي توان رسم نمود. رفتار رئولوژيک چهار نوع مايع در شکل 2 نمايش داده شده است. يک مايع ايده ال يک تنش برشي ارائه مي کند که قابل قياس با نرخ کرنش است.

اين نمودار به صورت خطي راست است .درواقع اين مايع رفتار نيوتوني دارد. به خاطر اينکه ويسکوزيته ( η) به عنوان تنش برشي تقسيم برنرخ کرنش (τ/ε) تعريف مي شود، يک سيال نيوتوني داراي ويسکوزيته ي ثابتي است وداراي شيب ثابتي درنمودار تنش برشي به کرنش برشي است (شکل 2).
ويسکوزيته با واحد مگا پاسکال برثانيه يا سانتي پوآز(cp) اندازه گيري مي شود. آب خالص دردماي 20c° داراي ويسکوزيته ي 1.0cp است. درحالي که ويسکوزتيه ي شيره ي قند تقريباً 300000cp است اين عدد تقريباً مشابه عدد ويسکوزيته ي مواد قالب گيري ساخته شده از کلوئيد آبي آگار (agar) است .کلوئيد آبي آگار داراي ويسکوزيته ي 281000cp دردماي 45c° است مواد قالب گيري الاستومري ساخته شده از پلي سولفيد سبک داراي ويسکوزيته اي درحدود 109000cp است .همچنين قالب هاي پلي سولفيدي سنگين داراي ويسکوزيته اي درحدود 1360000cp هستند. ( دردماي 36c° ) . بسياري از مواد دنداني داراي رفتار پبه پلاستيک (pseudoplastic) هستند. همانگونه که در شکل 2 ديده مي شود. منحني آنها داراي تغييرات شيب است. ويسکوزيته ي آنها با افزايش نرخ کرنش، کاهش مي يابد. تا جايي که ثابت مي شود. سيال هايي که داراي رفتار مخالف اين نوع سيال هستند، سيال هاي ديلاتانت (dilatant) مي نامند. اين سيال ها هنگامي که نرخ تغيير فرم افزايش يابد، صلب تر مي شوند.
برخي از مواد مانند جسمي صلب عمل کرده تا هنگامي که ميزان تنش به يک ميزان حداقل برسد. اين مسأله بوسيله ي انحراف در طول محور تنش برشي مشخص مي شود. اين سيال ها که داراي رفتار جزئي صلب هستند و پس از آن به ويسکوزيته ي ثابتي مي رسند به عنوان سيال هاي پلاستيک معروفند.سوس گوجه فرنگي مثل آشنايي از سيالي است که نياز دارد به صورت جزئي جريان يابد.
ويسکوزيته ي بيشتر سيال ها به سرعت با افزايش دما، کاهش مي يابد. ويکسوزيته ممکن است همچنين به تغيير فمر سابق آن بستگي داشته باشد. مايعي از اين نوع که هنگامي که تحت فشار متوالي قرار گيرد. ويسکوزيته اش کاهش مي يابد. را ماده ي تيکسوتروپ (thixotropic) مي گويند .خميرهاي استحفاظي دنداني، گچ قالب گيري سيمان هاي رزيني وبرخي از مواد قالب گيري سيال هايي تيکسوتروپ هستند . طبيعت تيکسوتروپ مواد قالب گيري يک مزيت است زيرا اين مواد تا هنگامي که بر روي بافت دنداني قرار نگيرند. جريان نمي يابند.
اگر اين مواد به سرعت هم زده شوند ويسکوزيته ي شان اندازه گير ي مي شود. عددي که بدست مي آيد. که کمتر از عدد است که هم زده نشده است.
ويسکوزيته ي يک ماده ي دنداني ممکن است براساس مناسب بودن براي کاربرد تعيين شود. بعلاوه طبيعت نمودار تنش برشي به نرخ کرنش برشي مي تواند درمحاسبه بهترين راه براي کار با ماده مؤثر باشد. همانگونه که قبلاً توضيح داديم ويسکوزيته تابعي از زمان است ومي توان از آن درمحاسبه ي زمان کار با مواد ( زمان گيرش) استفاده کرد.
منبع انگليسي مقاله : Dental Materials /Kenneth J.anusavice
ادامه دارد...