PROPIEDADES DE LS

MATERIALES

MATERIALES DENTALES

INTRODUCCION

Estructura de materiales=condición de sus características= PROPIEDADES: su estudio= análisis de cómo reacciona o se comporta un material con diversos agentes.

AGENTES: físicos o químicos= PROP. FISICAS ( corriente eléctrica) O QUIMICAS ( reacción ante un ácido).

Comportamiento ante acción de fuerzas= PROP FISICAS= PROPIEDADES MECÁNICAS(grupo particular).

¿Para qué me sirve conocer esto?...

ODONTOLOGO:

Permite seleccionar el más adecuado

El que mejor permita encarar una determinada situación de tratamiento odontológico.

Actuar con precisión: permite hacer una mejor selección= mejores resultados.

Establecer condiciones mínimas que debe tener un material para ser útil= NORMAS Y ESPECIFICACIONES= productos aceptables o no = formuladas por organismos nacionales e internacionales (lista de requisitos exigibles).

Objetivos de la Asociación Dental Americana (ADA):

- Estudio de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los materiales

- Significación Clínica

- Fomento de nuevos materiales, instrumentales y métodos de ensayo

- Formular normas y especificaciones

- Certificación

- Publicación del Journal of the ADA

Hay otras corporaciones cuya labor es hacer normas para que los materiales sean seguros en su

utilización:

- “Commonwealth Bureau of Dental Standard”

- “Federación Dentaria internacional” FDI

- Empresas fabricantes de instrumentales

- Iniciativas personales

Las propiedades físicas y químicas en odontología se suma el estudio de cómo reaccionan los organismos vivos ante su presencia y también la reacción del material cuando está ubicado en un medio biológico.

PROPIEDADES BIOLOGICAS.

Conocimiento necesario para discernir la manera de lograr una determinada reacción que puede favorecer al organismo o evitar una reacción desfavorable.

Reacción favorable: encontrar materiales que provoquen reacción que permita que el organismo lo integre.

Reacción desfavorable: posible acción tóxica si son nocivas para el odontólogo o técnico.

2 tipos de reacciones biológicas a evitar….

INMUNOLOGICAS: reacción que produce el organismo por simple presencia del elemento desencadenante (manifestaciones tejido epitelial:piel y mucosas).

TOXICOLOGICAS Y MUTAGENICAS: reacción vehiculizada e incorporada al medio interno.

Ciertos materiales e odontología tienen potencial tóxico: BERILIO, NIQUEL (dermatitis por contacto), COBALTO, MERCURIO (controversia amalgama).

La probabilidad de problemas biológicos por empleo de materiales dentales (comportamiento ante medio bioquímico interno o bucal) se relaciona de manera estrecha con sus propiedades químicas, como la posibilidad de disolverse en un medio o evaporarse.

PROPIEDADES FISICAS

Dependen de la materia con la que estén formados (átomos), también en sus uniones y la presencia de electrones libres.

DENSIDADNúcleo átomos= masa( P y E).

Cantidad de materia por unidad de volumen (densidad).

Distancia entre átomos y moléculas determinada por tipo de unión química y por algunas condiciones externas (Temp y presión); cant átomos presentes en n determinado volumen.

Mesurable

Unida g/cm3

Su uso determina el peso que tiene una estructura en función de su volumen.

OBSERVA…

PROPIEDADES OPTICAS

Describe el comportamiento de un material ante radiaciones electromagnéticas.

La parte del espectro que el ojo humano detecta y constituye : luz o radiación luminosa.

La respuesta de un material a la radiación depende de:

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

LONGITUD DE ONDA

Así… un material puede absorber una determinada radiación y presentarse opaco ante ella y no hacerlo con otra de diferente longitud de onda.

Ejemplos:

Tejidos blandos cavidad bucal: absorben buena parte de luz y son opacos, no absorben o absorben poco. CASI NO SE DETECTAN EN UNA RADIOGRAFIA (radio lúcidos).

Materiales metálicos (presencia de electrones libres) absorben radiación (radioopacos).

El Agua no absorbe luz y es transparente ante ella.

TRANSPARENCIA,

TRASLUCIDEZ,

OPACIDAD.

Propiedades ópticas

Decimos que un material es TRASPARENTE cuando:

Radiaciones de luz que no son absorbidas atraviesan la materia sin más alteración que la refracción. (paso de radiación de un medio a otro de diferente densidad).

De lo contrario si al atravesarlo encuentra variaciones en la estructura que producen refracciones adicionales, la luz se modifica y se presenta la TRASLUCIDEZ. ( ej: luz atraviesa esmalte dentario).

ENTOCES….

Un cuerpo se ve opaco por:

Ser capaz de absorber la energía luminosa

Presentar en su recorrido a través de su estructura suficientes variaciones para que la refracción sea completa y el haz nunca llegue atravesar el cuerpo completamente.

COLOR

Cuando la materia absorbe solo alguna parte de las radiaciones que constituyen la luz y las trasmite y refleja el cuerpo adquiere ante la vista COLOR.

Se da por la longitud de onda que no es capaz de absorber .

3 dimensiones

MATIZ, INTENSIDAD Y VALOR

MATIZ

Tinte

Dimensión determinada por la longitud de onda no absorbida

Ej: 100ml de agua + 1 gr de sust soluble en ella y que no absorbe la radiación correspondiente al amarillo= sol. De matiz amarillo.

INTENSIDAD

100 ml de agua + 2 gr de sol. De matiz amarillo: sigue siendo amarillo pero ha aumentado su intensidad.

VALOR

Si el recipiente que contiene la solución se ubica en fondo blanco: el color difiere del que se observa en un fondo negro.

Primer caso: VALOR (luminosidad) mayor que el segundo.

En todos los caso: radiación incidente es la luz=longitudes de onda 5.000 K (grados Kelvin).

Color en odontología

Objetos y piezas dentarias que bajo luz incandescente se ven de un color, bajo la luz del día u otra fuente se ven de otro= METAMERISMO.

Otras propiedades ópticas…

La constitución de la materia juega rol importante. Las radiaciones se absorben y son transmitidas o reflejadas con longitud de onda mayor que la incidente: LUMINISCENCIA.

Cuando esta devolución ocurre en forma inmediata: FLUORECENCIA.

En cambio….

Cuando la radiación se mantiene después de que ha cesado la incidencia se denomina FOSFORECENCIA. (números y agujas de algunos relojes)

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Posibilidad de absorber o dejar pasar energía= estructura electrónica de la materia.

Materiales metálicos: electrones relativamente libres (nube electrónica): comportamiento diferente a los Orgánicos y Cerámicos (AISLANTES TERMICOS) metálicos no.

PROPIEDADES TÉRMICAS

Tener en cuenta:

Conductor de energía (conductividad térmica) = cantidad de calor que pasa por seg a través de un cuerpo de 1 cm de espesor, diferencia de temperatura es de 1 C).

Cuanta energía absorbe (calor específico)= cant de calor que necesita para elevar 1 C su T (sust de 1 gr).

DIFUSIVIDAD TERMICA (ambas propiedades) da idea de capacidad aislante de un material.

Materiales cerámicos y orgánicos ( no conducen energía térmica con facilidad.

Sin embargo… ORGANICOS absorben más ( las moléculas por su tamaño requieren más energía para moverse).

Veamos…

La densidad del material condiciona el valor de la difusividad térmica.

Difusividad térmica= conductividad térmica/ (calor especifico x densidad).

Difusividad térmica de un material orgánico es menor que la del cerámico y por ello es mejor aislante.

Cambios dimensionales

Ej: varilla =cambia su temperatura (si se calienta o enfría)= experimenta cambio en sus dimensiones.

La variación dimensional depende de variación de temperatura y del coeficiente de variación dimensional térmica del material (determinado por su composición y estructura) especifico para cada material.

MATERIALES ORGANICOS: se encuentran valores de coeficiente de variación dimensional térmica más elevados que en CERAMICOS Y METALICOS.

Significa que… sus dimensiones experimentan una variación significativa frente a cambios térmicos.

Un material CERAMICO con uniones covalente tiene un coeficiente de variación dimensional térmica menor que uno con enlace iónico.

Este coeficiente es una propiedad que debe ser tenida en cuenta cuando un material va a ser sometido a cabios de temperatura, ya sea el medio bucal o durante su procesamiento.

PROPIEDADES MAGNETICAS

Propiedades que actúan como imán….

… Atracción y Repulsión ( de acuerdo a los polos y la naturaleza de los átomos).

En odontología se utilizan metales con estas características en algunos trabajos de rehabilitación.

Ejemplo:

Imanes sujetos de determinada manera en los huesos

Elementos metálicos en la parte interna de algunas prótesis.

PROPIEDADES MECÁNICAS

…Recordemos que la T actúa sobre los átomos y moléculas de los materiales en edo sólido,modificando la distancia entre ellos sobre base en energía térmica, las llega a separar cuando alcanza la T de fusión…. Pero…..

También hay otras formas de energía que pueden modificar esta distancia…

…. ENERGÍA MECÁNICA.

El estudio del comportamiento de los materiales ante la acción de fuerzas.

Comportamiento de la estructura interna de la material ante la acción de fuerzas externas.

Para que se produzca… actúan dos fuerzas opuestas= acción= modificación posición y distancia (átomos) = cambio de forma del cuerpo…..DEFORMACIÓN MECÁNICA.

¿Qué pasa con los sólidos?...

Átomos y moléculas= mantienen constante ubicación y distancia (fuerzas de cohesión).

… Deformación= fuerzas que se oponen acción de la carga (resortes en tensión por cambio de posición).

Deformación=TENSION= oposición a fuerzas externas= resulta de las fuerzas internas generadas por atomos.

Fuerzas externas grandes= se supera la tensión máxima (mediante energía mecánica)= El cuerpo se rompe= separación de una zona átomos.

Tensión máxima= RESISTENCIA.

Cuanto más firmes las uniones , más firme la RESISTENCIA.

TIPOS DE TENSIONES Y RESISTENCIAS

Fuerzas actúan sobre un cuerpo en distinta dirección: clasificación:

2 fuerzas de igual dirección y en sentido contrario buscando acercar sus puntos, tendencia a disminuir la long del cuerpo (aplastarlo o comprimirlo) = COMPRENSIVAS.

2 fuerzas igual dirección y sentido contrario aumentan la longitud del cuerpo (estirarlo, traccionarlo)= tensiones, deformaciones traccionales.

RESISTENCIA TRACCIONAL o TRACCIÓN.

Fuerzas de sentido contrario, en direcciones próximas y paralelas.

La carga produce un desplazamiento de un sector del cuerpo con respecto al otro (CORTE).

Ej. Tijera.

Tensiones y deformaciones= CORTE o TANGENCIALES

Resistencia: RESISTENCIAL AL CORTE o TANGENCIAL.

MEDICION DE TENSION Y RESISTENCIA

Medir la resistencia de un material representa media cual es la carga externa necesaria para romper un cuerpo construido con ese material.

O … tensión máxima antes de romperse.

La fuerza se mide en Newton (N), entonces es posible saber cuanta fuerza se aplico.

Resistencia o tensión= fuerza / superficie

Pascal (pa)= Neuton(N)/ metro cuadrado (m2)

MEDICION DE LA DEFORMACIÓN

Es posible también medir la deformación que se produce en un

cuerpo

Variación de longitud/ longitud inicial

RELACION ENTRE TENSION Y DEFORMACION

A cada aumento de tensión corresponde un aumento proporcional en la deformación.

Cuando esta tensión es superada, la proporcionalidad se pierde= la deformación aumenta a un ritmo más veloz= RUPTURA.

Es decir: “Las deformaciones producidas son proporcionales a las tensiones inducidas hasta una tensión máxima= LIMITE PROPORCIONAL”.

LEY DE HOOKE…..LIMITE PROPORCIONAL= tensión máxima que se puede inducir a un material sin que se pierda la proporcionalidad entre tensión y deformación.

LEY DE HOOKE

Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de elasticidad, se le llama ley de Hooke

OBSERVACIONES TENSIÓN DEFORMACIÓN.

Si se desea que una estructura permanezca dimensionalmente estable

después de inducirle tensiones mecánica, será necesario diseñarla de forma tal que ellas no sean superiores

al limite proporcional.

Es posible superar muy ligeramente el limite proporcional y obtener todavía

comportamiento elástco.

La tensión máxima que se puede inducir sin producir deformación permanente es

ligeramente superior al limite proporcional y se le denomina limite

elástico.

Sin embargo, como los dos valores son muy próximos e imposibles en la mayoria

de los casos de determinar de modo independiente, pueden, en la práctica considerarse sinónimos o equivalente.

Conclusiones de la práctica: MODULO DE

ELASTICIDAD.

¿Qué es el limite elástico?

¿Qué es una deformación permanente?

Como se da la Ley de Hooke?

% ejemplos de materiales elásticos y 5 plásticos Materiales dentales

¿Por qué son importantes las propiedades mecánicas?

MATERIALES ELASTICOS EN ODONTOLOGIA

HIDROCOLOIDES REVERSIBLES E IRREVERSIBLES

ELASTOMEROS (POLISULFUROS, SILICONAS POR CONDENSASIÓN POR ADICIÓN).

MATERIALES PLÁSTICOS EN ODONTOLOGÍA.

POLIMEROS DE RESTAURACION (RESINAS: COMPOSITES)

POLIMEROS PARA BASE DE PROTESIS (VINIL, ACRILICO, POLIESTIRENO).

SELLADORES DE FOSETAS Y FISURAS

RIGIDEZ Y FLEXIBILIDAD

Los materiales que se deforman elásticamente con más facilidad son más FLEXIBLES, y los que no tienen esa capacidad son RIGIDOS.

LIGA Y RESORTE ???????

Cuanto mayor es la elasticidad entonces mayor tensión es necesario inducir para producir una deformación elástica.

Si se aplica misma tensión en dos materiales se produce:

DEFORMACIÖN MECANICA de mayor magnitud en el más flexible.

FRAGILIDAD, DUCTIBILIDAD, MALEABILIDAD.

Fragilidad= escasez de deformación permanente.

Material frágil+ deformación= ROMPERLO= los objetos encajan perfectamente y puede volver armarse.

MALEABILIDAD

Capacidad que tienen un material de deformarse permanentemente bajo

cargas compresivas.

DUCTIBILIDAD

Capacidad que tiene un material de deformarse permanentemente bajo cargas traccionales.

Aquí se mide el % de alargamiento= hasta que % la longitud inicial se deforma cuando se lo rompe bajo tracción.

DIFERENCIA DUCTIBILIDAD Y MALEABILIDAD

Algunas sustancias son dúctiles. La ductilidad es la propiedad para convertirse en hilos delgados. Los metales, como el cobre y el acero, son sustancias dúctiles y por ello se emplean para fabricar hilos conductores o alambres. También las fibras que se emplean para fabricar tejidos son sustancias dúctiles, al igual que los plásticos.

Relacionada con la ductilidad está la maleabilidad. Muchas sustancias dúctiles son maleables. La maleabillidad es la propiedad para convertirse en láminas delgadas.

Los metales y plásticos son, además de dúctiles, maleables. Las fibras textiles, sin embargo, aunque son dúctiles y se hacen con ellas hilos delgados, no son maleables.

TENACIDAD, RESILIENCIA

Tenacidad= caract. de los materiales dúctiles y maleables.

Representa= energía necesaria para romper un material.

En cambio… misma energía solo hasta el límite proporcional (zona elástica) = RESILIENCIA.= capacidad de almacenar energía cuando material se deforma elásticamente.

Diferencia entre conceptos…

Los dos= absorción de energía por parte del material

Tenacidad= la energía solo puede ser devuelta parcialmente por el material= al retirar la fuerza queda deformado permanentemente(supera el limite proporcional)

RESILIENCIA: la energía es devuelta al retirarse la fuerza= deformación dentro del rango elástico.

Los dos conceptos representan la capacidad de absorber energía dada por un impacto o golpe(fuerza aplicada súbitamente a gran velocidad).

EJEMPLOS:

MATERIAL DE GOMA

METAL

VIDRIO

Tienen propiedades diferentes.

…

Caen al suelo(IMPACTO)

GOMA…. No sufre alteración visible ( rebotará hasta agotar energía)….. RESILIENTE= absorbe energía de manera elástica.

METAL…. No se rompe pero podrá quedar abollado (TENAZ) = absorbe energía como deformación permanente.

VIDRIO… se rompe (ni resiliente ni tenaz.

VISCOELASTICIDAD.

Todas las estructuras hasta ahora mencionadas= supuesto de estructura cristalina (ordenada y perfecta).

Muchos materiales no son cristalinos=ninguno es cristal perfecto= desviaciones del comportamiento.

DE ACUERDO CON SU FACILIDAD DE MOVIMIENTO, LOS LÍQUIDOS PUEDEN DIVIDIRSE EN:

FLUIDOS

VISCOSOS

ACHUUUUU……

Un material es viscoelástico cuando es parcialmente viscoso y parcialmente elástico.

Es decir….

Tensión inferior al limite proporcional=deformación elástica (si se quita la fuerza, dimensiones originales regresan, sin importar tiempo).

Pero…

Si.. Tensión inferior al limite proporcional se mantiene (hrs, minutos, horas, días) al retirla se comprueba deformación residual permanente.

….esto no coincide con comportamiento elástico…. Pero si VISCOSO (fluidos).

Fluyen en función del tiempo y no de la fuerza.

A la tensión inferior al limite proporcional durante cierto tiempo (forma estática)= CREEP (corrimiento) y se expresa en %.

Materiales AMORFOS

Deformación permanente=FLOW (escurrimiento).

DUREZA SUPERFICIAL Y RESISTENCIA A LA

ABRASIÓN.

Las propiedades analizadas hasta ahora se refieren a la totalidad de la masa del material involucrado.

En ciertas ocasiones interesa fundamentalmente analizar el comportamiento de la superficie del material= mayor o menor dificultad con que puede ser dañada o desgastada.

DUREZA

Resistencia que ofrece un material a que se le haga una INDENTACIÓN

(depresión o marca).

La dureza no es exactamente una propiedad del material, sino que depende de otras propiedades como la elasticidad, la plasticidad y la cohesión. De hecho, utilizamos el término dureza para definir conceptos tan distintos como los siguientes:

- Dureza al rayado

- Dureza a la penetración

- Dureza al impacto o capacidad de rebote

- Dureza al desgaste

Como se mide….

Las pruebas de dureza comunes se basan en la aplicación lenta de una carga fija a un muescador que se abre paso sobre la superficie lisa de la muestra. Una vez que se quita la carga, se mide el área o bien la profundidad de la penetración, lo cual indica la resistencia a la carga.

Cuanto mayor sea el valor de ese número (kg/mm2), mayor es la resietencia a la penetración.

Diversos método para medir la dureza:

SISTEMA BRINELL

SISTEMA ROCKWELL

MÉTODO VICKERS O LA PIRÁMIDE DEL DIAMANTE.

SISTEMA KNOOP

La diferencia entre ellos radica en el tipo de penetrador utilizado.

SISTEMA BRINELL

Penetrador: pequeña esfera de acero.

Se apoya contra el material y se aplica una carga.

Se relaciona la carga aplicada con la superficie de la huella, tiene una proyección circular: el Dm se mide con un microscopio.

Calculo: formulas apropiadas o tablas ya confeccionadas.

INCONVENIENTES:

1: no sirve para aplicarlo sobre materiales frágiles= para producir huella se supera el limite proporcional.

2: no se tiene en cuenta la recuperación que se prouce en el material al retirar la esfera.

ROCKWELL

Similar al Brinell, solo que en lugar de medir la superficie de la huella se mide la profundidad de la penetración. (más

fácil y rápido).

VICKERS

Emplea un diamante

Al aplicarle una carga variable deja huella en forma cuadrangular pequeña, permite realizar mediciones en áreas reducidas.

KNOOPLa huella dejada es de tipo romboidal ya que utiliza un indentador de formapiramidal.

Numero de dureza..

VHN

KHN

Se calcula relacionando la carga que puede variar según el material ensayado.

La selección del método depende de los fabricantes del material, caracteristicas elasticas y tenacidad.

PROPIEDADES QUIMICAS.

Los materiales pueden interactuar de dicersas maneras con el medio, disolverse, liberar componentes tóxicos, sufrir erosiones en presencia de ácidos o decolorarse por la absorción de sustancias presentes en los fluidos: CORROSIÓN, PIGMENTACIÓN.

DISOLUCIÓN.

Solubilidad depende de:

Estructura de los materiales

Medio

Velocidad de la relación entre los dos factores ant.

EJ: materiales orgánicos (alto peso molecular)=INERTES ante soluciones acuosas (SALIVA)….pero…… fácilmente disueltos en ALCOHOL y otros solventes orgánicos.

ABSORCIÓN.

Polímeros= absorben agua del medio= liberan componentes solubles.

Absorción= problemas dimensionales (EXPANSIÓN)= facilitan integro de microorganismos y pigmentos= favorecen liberación de compuestos solubles del interior de la estructura.

…. Se ve afectada condiciones de compatibilidad del material con el medio biólogivo.

Cómo se cuantifica?...

Absorción acuosa sufrida por un material:

Monitorea variación de la masa (cambios de peso) durante un lapso de inmersión de agua.

PIGMENTACIÓN.

Consiste en un depósito superficial de compuestos de diversos orígenes:

SULFUROS

CLORUROS

PIGMENTOS

Provenientes de alimentos y bebidas y PB.

No afecta la estructura del material

Se elimina fácilmente (pulido).

CORROSIÓN.

Metales: no en naturaleza en edo puro= forman minerales = ÓXIDO y SULFUROS : hay que tratarlos para = obtener formas puras y metálicas.

CORROSiÓN= camino inverso= metales expuestos al medio ambiente= se vuleven a combinar en formas de menor energía= dichos compuestos (de la corrosión) son muy similares a los que están en la naturaleza.

Proceso que afecta la estructura del material= pérdida de masa = FRACTURA y LIBERACIÓN de componentes potencialmente tóxicos = causan efectos adversos + medios biológicos (cavidad bucal).

EJERCICIOS

Enumere las propiedades físicas que son de interés en los materiales d uso odontológico.

Defina los conceptos de resistencia compresiva, traccional y al corte e indique las unidades en que se miden.

Dibuje esquemáticamente el aspecto que tendrían las probetas cilíndricas construidas con un material dúctil y con uno frágil luego de fracturadas bajo tracción.

Deduzca como se ve afectada la capacidad de un material para absorber un impacto sin romperse si se consigue modificarlo, aumentando su módulo de elasticidad sin modificar ni su límite proporcional ni su alargamiento.