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Projekt
Hierarchische Mikrostruktur als Ursache des Bruchwiderstands von Dentin und keramischen Verbundstrukturen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr.-Ing. Claudia Fleck; Professor Dr. Wolf-Dieter Müller; Professor Dr. Paul Zaslansky
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2009 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 128127035
Bei natürlicher Belastung brechen Zähne selten. Wenn sie brechen, dann meist aufgrund von plötzlicher, schlagartiger Beanspruchung und Überlastung durch Schläge oder Unfälle und wenn das natürliche Zahnmaterial durch Karies stark geschädigt ist. Demgegenüber bricht vollkeramischer Zahnersatz relativ häufig. Der Hauptunterschied in der intraoralen Performance ist dabei im mikrostrukturellen Aufbau begründet. Zähne sind hierarchisch-strukturierte Objekte, die aus verschiedenen wenig und stark mineralisierten Kompositen bestehen, die massgeblich zu ihrer Festigkeit und Risszähigkeit beitragen.Zähne stellen deshalb ideale Modellsysteme für die Entwicklung von verbesserten keramischen Bauteilen dar. Im vorliegenden Projektt haben wir daher mechanische Prüfmethoden mit fortschrittlichen Methoden zur Werkstoffcharakterisierung kombinier, um die hierarchischen Strukturprinzipien in Zähnen und ihre Übertragbarkeit auf synthetische Keramiken zu untersuchen. Schlüsselelemente der hierarchischen Strukturierung sind dabei Eigenschaftsgradienten, Grenzflächen und Bereiche unterschiedlicher Porosität. Die Prozesstechnik mit den vielversprechendsten Ergebnissen ist die elektrophoretische Abscheidung, während die Zielvorgabe für die Eigenschaftsentwicklung eine Steigerung des Risswiderstands und der Zähigkeit ist, durch das Einbringen von Mechanismen, die auf verschiedenen Längenskalen wirksam sind. Insbesondere durch mechanische Charakterisierung in Kombination mit berührungsloser optischer Verformungsmessung (ESPI/ Shearography), AFM, Ramanspektroskopie und anderen licht-, elektronen- und röntgenmikroskopischen Methoden untersuchen wir die individuellen Einflüsse verschiedener zähigkeitssteigernder Mechanismen auf den Bruchwiderstand. Mit Hilfe von FE-Simulationen werden zunehmend komplexe Strukturen hergestellt. In der nächsten Projektphase werden wir außerdem das Verhalten der natürlichen und synthetischen Systeme bei thermischer Beanspruchung untersuchen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
