Determination of the particle interactions-rheology-surface roughness relationship for dental ceramics

Abstract

Bu çalımada dental seramiklerin taneler arası ilikiler ? reoloji - yüzeypürüzlülüü ilikisi incelenmitir.Taneler arası ilikiler saf su ve deiik konsantrasyonlardaki (0.1, 0.25, 0.5, 0.75,1M NaCl ve CaCl2) elektrolit çözeltileri için DLVO Teorisi kullanılarak belirlenmitir.Elde edilen veriler taneler arası ilikilerin elektrolit konsantrasyonu ve deerlii iledeitiini göstermitir. Elektrolit konsantrasyonu ve deerlii arttıkça Elektriksel ÇiftTabaka (Debye Uzunluu) bastırılmakta ve Enerji Bariyer Yükseklii dümektedir buda taneler arasında aglomerasyon olduunu göstermektedir.Saf su ve deiik konsantrasyonlardaki elektrolit çözeltilerindeki seramik tozreoloji grafikleri çizilerek sistemin reolojik özellikleri anlaılmaya çalıılmıtır. Düükelektrolit konsantrasyonlarında tanelerin aglomere olduu gözlenirken belli birkonsantrasyondan sonra dengeye ulatıı ve jellemenin olduu gözlenmitir.Reoloji ölçümlerinden elde edilen sonuçlar ile seramik yüzeylerin AFM,profilometre ve SEM ölçümleri sonucunda elde edilen sonuçlar karılatırılmı veelektrolit ortamında yüzey pürüzlülüünün düük konsantrasyonlarda tanelerinaglomere olmasından dolayı arttıı ancak yüksek konsantrasyonlarda sistemdekijellemeden dolayı yüzey pürüzlülüünün azaldıı belirlenmitir. Ayrıca bu durumkontak açısı ölçümleriyle de desteklenmitir. Düük elektrolit konsantrasyonlarındaortalama kontak açısı deerleri yüksek ve daılımı geni iken yüksek elektrolitkonsantrasyonlarında ortalama kontak açısı deerleri düük ve daılımı dar olarakgözlemlenmitir.

In this study, relationship between particle interactions, rheology and surfaceroughness for dental ceramics was determined. For this purpose IPS Empress 2 veneerpowder was chosen and characterized with XRD, SEM, EDS, Zeta Potential andParticle Size measurements.Particle interactions have been interpreted in the light of DLVO Theory fordistilled water and electrolyte solutions at different concentrations (0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1M NaCl and CaCl2). The results indicated that interactions between particles changewith electrolyte concentration and valency. Electrical Double Layer Thickness (DebyeLength) compresses and Energy Barrier height decreases as electrolyte concentrationand valency increase mean that there is agglomeration between particles.In order to understand the rheological properties of the system shear rate versusshear stress and shear rate versus viscosity graphs were interpreted for the sameenvironmental conditions, distilled water and electrolyte solutions at differentconcentrations. It was obtained that at low electrolyte conditions particles formedagglomerates, however at high electrolyte conditions the system reached equilibriumwhere particles formed gel structures due to their non-Newtonian behaviour.The results obtained from rheological measurements were compared with theresults obtained from AFM, profilometer and SEM measurements for the surfacesprepared with IPS Empress 2 veneer powder and it was concluded that in the presenceof electrolytes (Na+ and Ca2+) surface roughness increased at low concentrations due toagglomeration of particles whereas surface roughness decreased at high concentrationsmost probably due to gelation in the system. Moreover, this situation was supportedwith contact angle measurements where contact angle mean values are high andditributions are wide at low electrolyte concentrations while contact angle mean valuesare small and distributions are narrow at high concentrations