第一章　全瓷修复材料——历史、现状和未来

第一节　口腔陶瓷材料

一、概念

陶瓷和烤瓷，临床上常常将它们混用，但实际上二者之间既有区别又有联系。

陶瓷（ceramics），广义上讲，一般凡是非金属、非有机物材料都称为陶瓷。但是为了与同样为非金属无机材料的岩石和矿物相区别，相对严谨的定义为：凡是人工在高温下焙烧制成的固体物都称之为陶瓷。英文ceramics一词来源于希腊语keramos，意为烧过的材料，即体现了人工焙烧之意。中文一般将ceramic翻译为“陶瓷的”“陶器的”，ceramics翻译为“陶瓷”或“陶器”。

烤瓷（porcelain）是一类特殊的陶瓷，传统上一般认为它是由纯白黏土、石英和长石三种天然材料混合，经过粉碎、混合、成型和烧结形成的白色陶器，故烤瓷一般是指一类有较高强度和透明度的白色陶器。中文一般将porcelain翻译为“瓷”或“瓷器”。

虽然在概念上陶瓷应包括烤瓷，烤瓷只是陶瓷的一个分支，但在口腔领域，陶瓷材料（ceramic materials）和烤瓷材料（porcelain materials）并非包含和所属关系，而是赋予了不同的含义。烤瓷材料一般指：①活动义齿用成品瓷牙的瓷材料（由于固位、硬度等原因，目前临床已经淘汰）；②用于烤瓷熔附金属修复体的长石质瓷材料。目前用于全瓷修复的瓷材料一般都称为陶瓷材料，所以全瓷修复材料的英文表述为all-ceramic materials。但是现在这种区别越来越不明显，如烤瓷熔附金属全冠（porcelain-fused-to-metal crown）现在更多被称为金属-陶瓷全冠（metal-ceramic crown）。我们的理解是传统的、更多采用天然材料的、强度较低的长石质瓷类的口腔瓷材料一般称为烤瓷，而现代的、更多采用人工合成材料的、具有更多无机非金属材料颗粒、较少玻璃相的口腔瓷材料称为陶瓷材料。

二、发展史

纵观口腔陶瓷材料的发展历史，以下一些事件具有重要意义：

公元前40万年，人类开始使用火。

公元前23000年，第一件瓷器（ceramic article）制成。

公元前4000～5000年，第一件陶器（pottery）制成。

公元1000年，第一件中国陶瓷（Chinese porcelain）制成。

1708年，第一次对陶瓷材料进行实验室分析。

1717年，法国人d’Entrecolles从中国工匠那里学到如何制作中国陶瓷。

1728年，法国人Fauchard最早建议将陶瓷应用于口腔领域。

1774年，法国人Duchateau制作了第一副陶瓷义齿。

1800年，Wedgwood开始为口腔领域提供陶瓷材料。

1806年，Fonzi首次将陶瓷熔附于金属表面。

1816年，De Chemant建议用陶瓷制作固定桥。

1886年，应用瓷嵌体和瓷甲冠。

1905年，第一台电烤瓷炉诞生。

1923年，第一次铸造口腔陶瓷。

1940年，真空烤瓷炉诞生。

1956年，推出烤瓷熔附金合金系统。

1965年，Mclean和Hughes推出口腔铝瓷材料。

1968年，MacCulloch在口腔开始应用玻璃陶瓷材料。

1970年，推出烤瓷熔附非贵金属系统。

1984年，推出Dicor铸造玻璃陶瓷系统。

1985年，Francois Duret推出第一台CAD/CAM系统样机。

1989年，Vita公司推出In-Ceram渗透陶瓷材料。

1993年，Andersson和Oden介绍了氧化铝致密烧结Procera Allceram系统。

2002年，Cercon smart ceramics（泽康）氧化锆陶瓷推出。

从陶瓷的发展史可以看出中国作为瓷器大国对人类的巨大贡献，甚至中国的英文名称“China”也因此而来。近年来随着我国综合实力的提高，我国在新型陶瓷的研究方面取得了很大的进展，如四川大学华西口腔医学院杜传诗教授和巢永烈教授领衔研制的渗透铝瓷材料已由上海齿科材料厂生产，在临床上取得了良好的效果。近些年国产氧化锆材料也如雨后春笋般涌现，出现了贝施美、爱迪特、爱尔创等众多国产品牌，且修复效果良好。

从上面的重要历史事件我们还可以看出，最早在口腔领域应用的陶瓷修复体均为全瓷修复体，只是早期的全瓷材料无论强度、美观性还是适合性都无法真正满足临床要求。在20世纪40年代甲基丙烯酸树脂发明后，很长一段时间口腔陶瓷修复体的临床应用急剧下降，直到20世纪60年代推出烤瓷熔附金属全冠修复体，克服了早期全瓷修复材料强度低、适合性差的缺点后，口腔陶瓷修复体才在临床广泛开展起来。在21世纪10年代之前，金瓷修复体一直是临床最主要的、应用最多的固定修复方法。但是，金瓷修复体在提高陶瓷修复体适合性和成功率的同时，也带来美观和金属过敏等诸多问题。20世纪80年代以来随着人们美学需求的提高，全瓷修复的研究和应用又逐渐日趋广泛。21世纪，随着氧化锆全瓷材料应用的日益广泛，全瓷修复材料使用逐渐超越金瓷修复材料，且有逐渐取代金瓷修复材料的趋势和可能，21世纪很可能成为全瓷修复的世纪。

三、口腔陶瓷的分类

口腔陶瓷的分类方法有多种，一般常根据熔点、应用或材料性质等分类。

1.根据熔点分类

（1）高熔陶瓷：

熔点1 290～1 370℃。

（2）中熔陶瓷：

熔点1 096～1 260℃。

（3）低熔陶瓷：

熔点870～1 060℃。

2.根据应用性质分类

（1）烤瓷修复材料。

（2）全瓷修复材料。

（3）陶瓷人工牙。

（4）陶瓷种植体。

3.根据使用部位分类

（1）植入体内的陶瓷。

（2）非植入体内的陶瓷。

4.根据陶瓷材料的组成性能分类

（1）单组分陶瓷（如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等）。

（2）复合陶瓷（如氧化铝-氧化锆复合陶瓷等）。

四、口腔陶瓷的基本结构及性能

口腔陶瓷材料包括陶瓷材料和烤瓷材料，全瓷修复用陶瓷材料将在下一节叙述，而全瓷修复体高强度底冠表面使用的饰面瓷和烤瓷熔附金属全冠表面饰面瓷属于烤瓷材料。烤瓷材料的构成及性能如下：

烤瓷材料一般由长石（钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2或钾长石K2O·Al2O3·6SiO2）、石英（SiO2）和白陶土（Al2O3·2SiO2·2H2O）组成，同时还含有一定的金属氧化物着色剂以调整烤瓷材料的颜色。这些成分的作用如下：

1.长石

长石是口腔烤瓷材料的主要成分，其受热后分解，形成玻璃相和晶体。口腔烤瓷具有的半透明性能正是因为含有较多长石。

2.石英

石英在口腔烤瓷材料中起到骨架或核的作用，其周围被其他熔融材料包绕，从而保持烤瓷冠在烧结过程中形态基本稳定。

3.白陶土

传统烤瓷中加入陶土或黏土是为了在堆塑烤瓷冠时易于操作和成型。但由于陶土有较强的阻光性能，在口腔烤瓷材料中的加入量都较少，相对来讲，牙本质瓷中的陶土要比牙釉质瓷含有的陶土多一些。

目前的口腔烤瓷材料一般通过添加有机结合材料来改善操作性能，有时也通过改变瓷材料的颗粒大小来方便操作并维持烤瓷冠的外形稳定。

4.着色剂

口腔瓷材料一般通过添加不同种类和数量的金属氧化物来调整瓷材料的颜色，常用的有二氧化钛（白黄色）、氧化钴（青色）、氧化镍（灰色）、氧化铁（灰、黄或褐色）、氧化锰（红色）、氧化锡（黄色）、氧化钒（黄色）、氧化钛和氧化铁混合物（黄红色）等。

5.熔剂

一般采用氧化锂及硅酸钙等作为助熔剂，以大幅降低烧结温度及调整热膨胀系数，但会影响瓷强度，所以助熔剂的添加量少。添加的熔剂之所以可以降低烧结温度，是因为熔剂减少了氧和硅之间的连接。

需要强调的是，全瓷修复用表面饰瓷与金瓷修复体所用的表面饰瓷材料是不同的，不能用金瓷修复体用的饰面瓷材料堆塑到全瓷核冠材料表面，否则会导致崩瓷等现象，这是因为两种烤瓷材料的热膨胀系数不同、组成成分不同。一般金瓷修复用烤瓷材料的热膨胀系数为12×10-6/℃，而全瓷修复用表面饰瓷的热膨胀系数为（7～10）×10-6/℃左右。如Vita VM9适用于热膨胀系数约为10.5×10-6/℃的全瓷底冠材料（CAD/CAM氧化锆内冠），而Vita VM7适用于热膨胀系数为（7.2～7.9）×10-6/℃的全瓷底冠材料（渗透铝瓷等）。

6.荧光剂

一般加入铀元素使口腔瓷材料具有一定的荧光效果。

7.染色料

染色料是用于改变瓷颜色浓度的材料，既可以加入瓷粉内调整瓷粉的颜色，又可以涂布在瓷修复体表面改变修复体的颜色。一般颗粒很细，烧结时易于熔附于瓷表面，与瓷很好地结合在一起。

8.釉料

釉料一般是透明的玻璃，能够在较低的温度下烧结，从而使瓷修复体表面显出光泽。但如果釉料与体瓷的热膨胀系数不匹配，就会出现表面裂纹，甚至从瓷修复体表面剥脱。