PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA A CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

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ia Kariny Teles Deusdará / Odontologia UFPE
PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA A CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Propriedades:
- Físicas: Embasadas nas leis da mecânica, acústica, óptica, termodinâmica,
eletricidade, magnetismo, radiação e estrutura atômica.
- Mecânicas: Respostas dos materiais (deformações elásticas e plásticas)
após a aplicação de forças ou devido às distribuições de tensões.
- Elétricas
- Biológicas
Materiais que historicamente foram utilizados para substituir parte de dentes
perdidos:
- Metais
- Cerâmicas
- Polímeros
- Compósitos
PROPRIEDADES FÍSICAS
- Propriedades térmicas
- Propriedades ópticas
Reologia:
- Estudo da tensão de escoamento do material durante e após sua
manipulação.
Viscosidade:
- Medida de resistência ao escoamento de materiais não-cristalinos.
- Depende do tamanho das moléculas e das forças de união intermoleculares.
- Quanto maiores as moléculas constituintes de um fluido e mais fortes forem
as uniões intermoleculares, menor será o escoamento e maior será a
viscosidade.
- Razão entre a tensão de cisalhamento aplicada e a alteração na velocidade
em função da distância.
- A viscosidade dos líquidos diminui com o aumento da temperatura e depende
da natureza da substância.
- Para alguns materiais, a aplicação de uma força de cisalhamento diminui sua
viscosidade e os torna mais fluidos. ex: ketchup, dentifrícios dentais,
materiais de moldagem, etc.
Todos os materiais de moldagem são parcialmente viscoelásicos e podem sofrer
deformação permanente quando removidos de áreas retentivas.
- Depende da taxa de deformação/ força requerida para remover o molde da
boca e do tempo no qual essa força é aplicada.
ia Kariny Teles Deusdará / Odontologia UFPE
- Deseja-se reduzir ao máximo o comportamento viscoso dos materiais de
moldagem, pois ele acarreta em deformações plásticas permanentes.
- Materiais de moldagem não podem ficar sob pressão durante o ato de
moldagem e necessitam ser removidos da boca com movimento rápido.
Propriedades de materiais viscoelásicos
Relaxamento das tensões: redução das tensões para materiais submetidos a
deformações constantes.
Creep / fluência: aumento gradual da deformação sob a influência da aplicação de
uma carga constante. Ex: elástico de cabelo, asfalto, elásticos ortodônticos,
amálgama, etc.
Obs: Escoamento é uma grande deformação produzida de forma mais rápida e sob
tensões aplicadas de menor magnitude.
Propriedades térmicas:
- Condução do calor
Calor específico: Quantidade de calor necessária para aumentar em 1°C um grama
de substância.
Condutividade térmica: Transferência de calor através de um material por meio de
condução.
- Quantidade de calor que passa por um corpo com 1cm de espessura com
secção transversal de 1cm² quando a diferença de temperatura entre os dois
extremos do corpo é 1°C.
- Metais são bons condutores térmicos e polímeros são bons isolantes
Difusividade térmica: Medida da velocidade pela qual um corpo de temperatura
não-uniforme atinge um estado de equilíbrio térmico.
- Quociente da difusividade térmica pelo produto do calor específico e
densidade do material
- Proteção do complexo dentinopulpar contra variações de temperatura
extremas.
- Quando estímulos térmicos transientes são aplicados, uma certa quantidade
de calor deve ser absorvida para aumentar a própria temperatura do material.
Isso reduz a quantidade de calor disponível para ser transmitido do corpo do
material à estrutura dental.
Materiais restauradores diretos devem possuir baixa difusividade térmica para
evitar aumentos de temperatura do órgão pulpar frente a variações de temperatura
na boca.
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Uma base de prótese total ou parcial deve idealmente possuir alto valor de
difusividade térmica para permitir que o paciente tenha uma resposta satisfatória a
estímulos quentes e frios na boca.
Coeficiente de expansão térmica linear: Alteração de comprimento por unidade de
comprimento de um material, quando sua temperatura é aumentada ou reduzida em
1°C.
- Propriedade de equilíbrio.
- Quando um material é aquecido, a energia absorvida provoca aumento da
vibração dos átomos e das moléculas, consequentemente, o material se
expande.
- Materiais restauradores diretos e indiretos devem ter coeficientes de
expansão térmica linear semelhantes aos das estruturas dentais para que se
expandam ou se contraiam de forma semelhante. Ex: cimentos de ionômero
de vidro
Para materiais restauradores, a combinação mais ideal de propriedades é um baixo
valor de difusividade combinado com um coeficiente de expansão térmica linear
semelhante ao dos substratos dentais.
Propriedades ópticas:
- Propagação da luz
- Estética de dentes naturais e das restaurações e próteses
Cor: Resposta do cérebro a um estímulo luminoso.
- Característica dinâmica
- Depende da luz e do observador
Luz / iluminante: Pode variar conforme o ambiente em que se está.
- Espectro eletromagnético: 400-700 nanômetros
- Sol: Luz Branca natural (conjunto de radiações visíveis do espectro
eletromagnético)
- Lâmpadas incandescentes produzem radiação luminosa pelo aquecimento de
um filamento metálico quando esse dá passagem à corrente elétrica. São
mais ricas em tons amarelados ou avermelhados, isso influencia a percepção
de cor.
- Luzes fluorescentes de alta temperatura fazem os os objetos parecerem
azulados.
A percepção de cor se dá nos olhos através dos cones e fibrilação nervosas
situadas na fêmea da retina.
- Bastonetes são mais sensíveis à luz.
- Bastonetes são responsáveis pela percepção de cor.
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Matiz: Cor predominante de um objeto. Matizes dentais são classificados da
seguinte maneira:
- A (marrom-avermelhado)
- B (amarelo-alaranjado)
- C (cinza-esverdeado)
- D (cinza-rosado)
Croma: Grau de saturação ou intensidade da matiz. À medida que o número da
matiz aumenta, há maior saturação.
Valor: Luminosidade da cor ou a distinção entre cor clara e escura.
- Dimensão mais importante, uma vez que discrepâncias de valor são mais
facilmente detectadas que as alterações de matiz e croma.
- Extremo superior (branco - alto valor)
- Cinza
- Extremo inferior (preto - baixo valor)
Opacidade, translucidez e transparência: A diferença é o grau de transmissão de luz
que é possível em cada um.
Corpos opacos têm pigmentos que impedem a passagem de luz; a energia incidente
é absorvida ou refletida.
Em corpos translúcidos a luz é parcialmente transmitida devido à dispersão dentro
do material.
- A cor de um objeto translúcido depende do fundo contra o qual ela é
visualizada.
- Esmalte (70% de transmissão da luz) é mais translúcido que a dentina (30%
de transmissão da luz).
- O esmalte é principal responsável pelo valor dos dentes e pelas gradações
de croma observadas.
- A variação da translucidez e espessura do esmalte determina a intensidade
com que matiz e croma são percebidos.
Em corpos transparentes a luz é refratada, atravessa toda a extensão do corpo
seguindo seu curso até atingir estruturas capazes de refleti-la ou absorvê-la.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
- Corpo de prova: Amostra padronizada da substância a ser testada.
- Carga: Força externa aplicada sobre o corpo de prova.
Tensão e deformação
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Tensão: Quando uma força atua sobre um corpo, uma reação a essa carga é
desenvolvida internamente com a mesma magnitude e direção, mas com sentido
oposto ao da força externa.
- Tensões tendem a deslocar átomos até encontrarem uma nova posição de
equilíbrio sob ação da força.
- Tração (cp resiste ao alongamento)
- Compressão (cp resiste ao encurtamento)
- Cisalhamento (cp resiste ao deslizamento de planos)
- Flexão (união das tensões anteriormente citadas)
Deformação: Resposta à aplicação de uma força.
- Elástica: Após remoção da força, o cp volta a apresentar suas dimensões
originais. Quando uma força é aplicada sobre qualquer corpo, esse sofre
deformação elástica.
- Plástica: Após a aplicação de uma força, o corpo se deforma
permanentemente mesmo apósa remoção desta força.
Deseja-se que os materiais dentários sejam capazes de resistir às tensões de
tração, compressão e cisalhamento a que estão sujeitas na cavidade oral.
- As dimensões do cp afetam diretamente o percentual de deformação de um
corpo.
Elasticidade máxima: Tensão máxima na qual ainda há proporcionalidade entre a
tensão e a deformação.
Módulo de elasticidade
- Grau de rigidez de um sólido. Tensão dividida pela deformação dentro do
regime elástico.
- A flexibilidade é uma vantagem para materiais de moldagem.
- Ao contrário, é imprescindível que materiais restauradores sejam rígidos (alto
módulo de elasticidade)
- Independe das dimensões do material.
Quanto menor for a deformação para um determinado valor de tensão, maior será o
valor do módulo de elasticidade.
- Material de moldagem à base de poliéster tem maior rigidez (maior módulo
de elasticidade) em comparação com os outros materiais de moldagem
elastoméricos. Assim, uma força maior é necessária para remover uma
molheira com esse material de áreas retentivas na boca.
- Um material restaurador direto deve possuir um módulo de elasticidade
relativamente alto para que não sofra deformações elásticas em função, e um
alto LP para que não se deforme permanentemente sob cargas
mastigatórias.
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Resiliência
- Quantidade de energia armazenada por um cp quando ele é tensionado até o
seu limite de proporcionalidade.
- Quando a tensão não é maior que o LP.
Fragilidade ou friabilidade
- Incapacidade relativa do material de suportar uma deformação plástica, antes
de ocorrer a fratura.
- Um material frágil fratura em tensões muito próximas ao seu limite de
proporcionalidade (LP).
Cerâmicas e amálgamas geralmente possuem uma alta resistência à compressão,
porém baixa resistência à tração.
Ductibilidade e maleabilidade
- Ao aplicar uma força maior que o limite de proporcionalidade em um material
dúctil ou maleável, este sofrerá uma uma considerável deformação
permanente antes que frature.
- Ouro é bastante duro e maleável.
Ductibilidade: Capacidade de um material de resistir a forças de tração sem sofrer
rupturas.
- Propriedade utilizada na fabricação de fios elétricos.
Maleabilidade: Capacidade do material de resistir a forças de compressão sem
fraturar.
Tenacidade
- Capacidade de um material de absorver energia até a sua fratura.
- Sua magnitude pode ser mensurada pela área abaixo das porções elástica e
plástica da curva de tensão-deformação.
Propriedades de resistência
Teste de tração
- A Resistência de um material é a tensão necessária para causar fratura de
um corpo-de-prova com área conhecida ou causar determinada quantidade
de deformação plástica.
- Resistência à tração
- Resistência à fratura
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O teste de resistência à tração é útil para materiais metálicos, pois a quantidade de
deformação de um material por forças de tração até a fratura indica a capacidade de
trabalho de uma liga.
Limite de proporcionalidade: Transição entre as deformações elásticas e as
plásticas.
Limite convencional de escoamento: Representa a tensão na qual uma pequena
quantidade de deformação plástica tenha ocorrido.
- Ligeiramente maior que o limite de proporcionalidade.
Teste de Tração diametral: Nesse tipo de teste, um cp na forma de disco é
empregado e esse cp é comprimido diametralmente para introduzir tensões de
Tração no plano de aplicação da carga.
- Materiais frágeis fraturam sob cargas de Tração relativamente muito baixas.
Teste de compressão: Serve para avaliar os materiais sob tensões de compressão.
Também serve para avaliar materiais frágeis.
- Nesse teste mecânico, uma força de compressão é aplicada em um
corpo-de-prova, de forma a aproximar suas extremidades.
Teste de Flexão / Resistência ao dobramento / Resistência tranversa: Resistência
de um material à Flexão / Capacidade de resistir ao dobramento.
- Tensões de compressão são induzidas na superfície de aplicação da carga e
tensões de tração são induzidas no lado oposto.
- O aumento da espessura do espécime tem um efeito marcante no aumento
da força necessária para causar a fratura do espécime.
Resistência à fadiga: Ação de tensões cíclicas que proporcionam o crescimento e a
Propagação de defeitos intrínsecos no material, que causam rápida e inesperada
fratura.
- O valor de tensão que causa a fratura geralmente é muito inferior à
resistência máxima desse material.
Resistência ao desgaste: Avalia a durabilidade de um material restaurador.
- Desgaste pode ter origem mecânica ou química.
- Desgaste abrasivo: Causado por dentifrícios abrasivos ou alimentos. A
dureza do material é utilizada como indicador indireto da resistência do
material à esse tipo de abrasão.
Dureza: Mensuração da resistência de um material à penetração.
- Indicativo indireto da resistência do material ao desgaste na cavidade bucal.
- Indicador da capacidade de um material de resistir a riscos.
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- Materiais acrílicos são facilmente riscados por serem naturalmente macios.
- Ligas de Co-Cr não possuem a tendência de serem riscadas porque são
relativamente duras.
- Indicador indireto da Resistência do material à abrasão, particularmente
quando o processo de desgaste envolve riscamento, como no desgaste por
abrasão.