Ultrafast sintering of dental zirconia: composition-processing-property relationships with high-throughput fail-fast screening

牙科氧化锆的超快烧结:成分-加工-性能关系与高通量快速失败筛选

基本信息

  • 批准号:
    10792738
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-06 至 2028-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Conventional sintering (CS) protocols produce high quality zirconia restorations suitable for a wide range of indications. However, CS requires a firing cycle of 4 – 10 h, a bottleneck in digital dental workflow precluding zirconia from chairside applications. Current speed sintering (SS) protocols using fast heating (up to 6C/s) in an induction furnace can reduce sintering times to 0.3 – 0.5 h. However, because of inefficiency of convective heat transfer, leading to temperature inhomogeneity, SS produces microstructures with higher porosities, thus compromising zirconia translucency and strength. In addition, non-uniform densification raises concerns about chemical and dimensional stability, internal fit and marginal adaptation of restorations. As a result, SS is largely limited to the fabrication of single-unit crowns from 4 mol% yttria stabilized zirconia (4YSZ). Accordingly, the long-term goal is to drastically increase sintering speed (on the order of 60 s) while maximizing mechanical and optical properties of dental zirconia (exceeding those of the SS- and CS-YSZ) by implementing novel UFS technologies. The overall objectives of this proposal are to (1) establish composition and time-temperature- transformation (TTT) relationships to guide material selections for various industries and sectors, with special attention to the optimization of strength and translucency of YSZ for dental applications; and (2) demonstrate improved dimensional, long-term chemical and structural stabilities pertaining to the quality and longevity of UFS-YSZ restorations relative to SS and CS. The central hypothesis is that novel UFS methodology will dramatically increase time efficiency of digital workflow while optimizing zirconia properties and expanding the range of indications for single-visit treatments. This hypothesis follows directly from preliminary results and a state-of-the-art material science knowledge base. To test this hypothesis, we will pursue 3 specific aims: (1) To characterize the properties of yttria stabilized zirconia using ultrafast sintering technology in conjunction with high-throughput fail-fast screening; (2) To determine the resistance to low temperature degradation and fatigue fracture of ultrafast sintered zirconia relative to current speed and conventional sintering; and (3) To evaluate the dimensional stability, internal fit, and marginal adaptation of ultrafast sintered 3-unit fixed dental prostheses relative to current speed and conventional sintering. The approach is innovative because it departs completely from the current furnace-sintering concept by using Joule heating elements with more effective radiation and conduction heat transfer. The proposed research is significant because it addresses current challenges in poor material properties associated with SS and the long sintering time of CS. Such an approach will improve the efficiency and accuracy of restorative procedures to provide more treatment options and better patient experience, thus improving quality of life and reducing cost to the patient.
项目摘要/摘要 常规烧结(CS)方案产生的高质量氧化锆修复体适合广泛 适应症。但是,CS需要射击周期为4 - 10 h,这是数字牙科工作流程中的瓶颈 椅子申请的锆石。当前使用快速加热(最多6C/s)的当前速度烧结(SS)协议 感应炉可以将烧结时间降低到0.3 - 0.5 h。但是,由于对流效率低下 传热,导致温度不均匀性,SS产生具有较高孔隙率的微观结构,因此 破的氧化锆半透明和强度。此外,非均匀致密化引起了人们对 化学和尺寸稳定性,内部拟合和边际修复体的适应性。结果,SS主要是 仅限于从4 mol yttria稳定氧化锆(4YSZ)制造的单单元冠。根据 长期目标是大幅提高烧结速度(以60 s的速度),同时最大化机械和 通过实现新型UFS的牙科锆石(超过SS和CS-ysz的光学特性) 技术。该提案的总体目标是(1)建立组成和时间温度 - 转型(TTT)关系以指导各个行业和行业的物质选择,并具有特殊 注意YSZ对牙科应用的优化和透明度的优化; (2)演示 改善了与质量和寿命有关的尺寸,长期化学和结构系统 相对于SS和CS的UFS-iSZ修复体。中心假设是新型UFS方法将 动态提高数字工作流的时间效率,同时优化氧化锆特性并扩展 一次性治疗的适应症范围。该假设直接来自初步结果和 最先进的物质科学知识基础。为了检验这一假设,我们将追求3个具体目标:(1) 使用超快烧结技术结合 高通量失败筛查; (2)确定对低温降解和疲劳的抗性 超快烧结的氧化锆的断裂相对于当前的速度和常规烧结; (3)评估 超快烧结的3单位固定牙齿假体的尺寸稳定性,内部拟合和边际适应 相对于当前速度和常规烧结。这种方法是创新的,因为它完全分裂 通过使用更有效的辐射和 传导传热。拟议的研究很重要,因为它解决了贫穷的当前挑战 与SS相关的材料特性和CS的长时间烧结时间。这样的方法将改善 修复程序的效率和准确性,以提供更多的治疗选择和更好的患者 经验,从而改善了生活质量并降低患者的成本。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Liangbing Hu其他文献

Liangbing Hu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Wearable Wireless Respiratory Monitoring System that Detects and Predicts Opioid Induced Respiratory Depression
可穿戴无线呼吸监测系统,可检测和预测阿片类药物引起的呼吸抑制
  • 批准号:
    10784983
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.41万
  • 项目类别:
Portable Intraoperative MRI for Neurosurgery
用于神经外科的便携式术中 MRI
  • 批准号:
    10728737
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.41万
  • 项目类别:
3D Bioprinted Nipple-Areolar Complex Implants
3D 生物打印乳头乳晕复合植入物
  • 批准号:
    10672784
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.41万
  • 项目类别:
Multi-organ culture and pumping systems for ex vivo models of immunity in hybrid tissue-chips
用于混合组织芯片中免疫离体模型的多器官培养和泵系统
  • 批准号:
    10578463
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.41万
  • 项目类别:
3D Printed Microfluidic Artificial Lung for Veteran Rehabilitation
用于退伍军人康复的 3D 打印微流控人工肺
  • 批准号:
    10629531
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.41万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了