Propriedades dos materiais odontológicos

Prévia do material em texto

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MATERIAIS ODONTOLÓGICOS
 
São determinadas a partir do comportamento do material quando submetido a forças do campo, condições ambientais, cargas elétricas etc. 
Propriedades mecânicas avaliadas: resistência, rigidez, dureza, ductilidade, tenacidade e resiliência; Elétricas: condutividade e a difusividade elétrica; Térmicas: temperatura de fusão, condutividade térmica, calor específico e coeficiente de expansão térmica. Deve-se saber o comportamento de acordo com a temperatura porque a boca está em contato com substancias quentes e frias, portanto, é necessário saber as possíveis alterações do material na boca a partir de testes de ciclagens térmicas; Ópticas: cor, opalescência, transmitância, absorbância, fluorescência (há diferentes nuances de cor em um mesmo dente); Magnéticas: só existe; Radioativas: só existe.
Dependem da estrutura interna do material: dependem do tipo de átomos e ligações entre ele, tipo de arranjos atômicos (se assumirá uma estrutura aleatória ou cristalina), tipo de microestrutura, e macroestrutura. Exemplo, vidro tem disposição aleatória e então está mais sujeito a tensão, diferente de estruturas cristalinas organizadas), tipo de microestrutura e macroestrutura.
Cada material serve para uma coisa e de acordo com as suas características que os tornam mais propensos a desempenhar certas funções ou outras, que variam inclusive de pacientes para pacientes. A propriedades devem ser relacionadas as vantagens e desvantagens que eles proporcionam no curso clinico de cada um. E essas propriedades só podem ser medidas se o material já foi submetido a determinadas situações.
PROPRIEDADES TÉRMICAS: é a resposta ou reação do material à aplicação de calor (ou a presença ou ausência dele). 
	-Calor específico: é a quantidade necessária de calor para elevar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância em 1ºC. Um material que eu consigo elevar 1°C com um menor fornecimento de calor é um material mais propenso a sofrer uma alteração térmica, ou seja, tem baixo calor específico.
	-Condutividade térmica: quantidade de calor que passa através de um corpo de 1cm de comprimento e 1cm quadrado de área de secção transversa, a cada segundo; em linhas gerais, seria a capacidade que o material possui de conduzir calor. Um material que conduz calor mais rapidamente um material com maior condutividade e então mais propenso a sofrer uma alteração térmica. A prótese total removível tem que ser de um material isolante para proteger a mucosa do paciente de alterações térmicas.
		Condutores: materiais com alta condutividade térmica (exemplo: metais). 
		Isolantes: materiais com baixa condutividade térmica (exemplo: resinas e cerâmicas).
	-Difusividade térmica: é a medida da velocidade pela qual um corpo de temperatura não uniforme atinge um estado de equilíbrio térmico: difusividade é igual a condutividade sobre o calor específico. Observa-se, portanto que é inversamente proporcional ao calor específico. Além disso, é um conceito complementar à condutividade, já que o material que conduz mais calor, é o que vai atingir o equilíbrio mais rapidamente. 
Amálgama dental: baixo calor especifico, alta difusividade térmica e alta condutividade térmica. Então com água gelada, pode dar choque térmico, sendo muito importante utilizar uma base ou forramento com material isolante. Para se fazer o forramento necessita-se de um material isolante, o ionômero de vidro, que é um material cerâmico em pó, para forração de cavidades, por exemplo. Lembrar que o esmalte é cerâmico e portanto isolante, mas permite o choque térmico quando muito fino ou muito próximo da polpa e dentina.
Efeitos do calor:
Expansão e a contração térmica são fenômenos resultantes da variação das dimensões de um corpo em consequência da variação de sua temperatura. A expansão térmica pode ser linear ou volumétrica, após o aumento da temperatura que aumenta a cinética molecular que provoca expansão e o contrário também acontece. Caso haja diferentes materiais no mesmo local de uma restauração e se a expansão for diferenciada entre ele e também entra a expansão do dente, essa diferença vai causar tensões diferentes que não são boas para a manutenção de uma boa restauração, então esses materiais devem ser estáveis e que não causem fendas depois de ciclos térmicos.
Expansão térmica linear e expansão volumétrica sempre vão ocorrer, sendo a linear, pior. 
	-Coeficiente de expansão térmica: mudança em comprimento ou volume de um material em relação ao seu comprimento ou volumes originais pela variação (elevação) da temperatura. Significância clínica: tensões nas margens entre material restaurador e dente. Essas tensões quando excedem limites aceitáveis, podem causar micro trincas marginais, desadaptação e consequente infiltração marginal, além de fraturas dentais. Isso acontece por conta do diferente coeficiente de expansão térmica dos dois. A resina composta falha por apresentação de cáries secundárias, pelo mesmo motivo.
	-Temperatura de fusão: é a temperatura na qual o material passa do estado solido para o liquido. Essa mudança acontece devido a mudança do nível de organização dos átomos e moléculas que compõe o material. Útil em processos de fundição e soldagem em odontologia. Importante para processos de fundição e sondagem em casos de ortodontia, que podem devem ou não “derreter” o material, pensando no tempo de exposição ao calor e a proximidade da chama.
PROPRIEDADES ÓPTICAS: Submete-se o material a uma luz.
	-Luz: radiação eletromagnética que pode ser detectada pelo olho humano. A luz visível está a 400 a 700 nanômetros de comprimento de onda. 
	-Cor: as cores são complexas, então não se trata somente da cor, havendo várias dimensões da cor: croma, matiz e valor. 
		Matiz: descreve a cor dominante do objeto (comprimento de onda dominante refletido para o observador, ele sim que se chama verde), ou seja,a cor mais predominantemente refletida pelo objeto iluminado por luz branca/solar. As escalas se agrupam em diferentes matizes (A, B, C e D)
		Croma: refere-se a saturação ou intensidade da cor, se ele está muito ou pouco saturado. É identificado pelo número. Numa escala de cor de dentes, a saturação aumenta do A1 para o A4, embora o Matiz se mantenha, o croma (número/saturação) que aumenta. Quanto mais saturado, mais evidente a cor. Na cervical o dente é mais saturado e mais fácil de se identificar. 
		Valor: corresponde a luminosidade da cor (claridade ou escuridão da cor), quanto de preto ou de branco existe no dente. Na hora de restaurar devemos usar pigmentos para reproduzir o maior ou menor valor para garantir a translucidez e a opacidade e a diferença de tons de cinza do dente, principalmente porque o fundo da boca é escuro e há esse contraste e interfere na estética do dente. A incisal é mais translucida e menos saturada uma vez que o esmalte é mais translucido e a dentina, mais presente na cervical é mais opaca.
	-Metamerismo: um objeto pode mudar de cor em função da fonte de luz que o ilumina. Se não for fornecido todos os comprimentos possíveis de onda, pode haver uma definição de cor errada. A luz ideal é a branca (pois contem todos os comprimentos de onda -entre 5000 e 5500W LED-). Implicação clínica: Selecionar a cor dos dentes sob “luz do dia” pois aí é visualizada a cor natural do dente.
	-Fluorescência: propriedade de absorver comprimentos de onda e liberarem em comprimentos de onda mais longos. Os dentes absorvem comprimentos de onda próximos do violeta (300 – 400 nm, não visíveis ao olho humano) e liberam esta luz em um comprimento mais longo. Então o material pode-se comportar diferente quando exposta a uma radiação diferente. Sobre luz ultravioleta o dente pode se apresentar mais branco em relação a materiais restauradores (a resina composta, por exemplo, se diferencia e a cerâmica não) que não têm essa fluorescência. 
-Opalescência: com os dentes observados sob luz refletida, o esmalte assume uma coloração azulada, em virtude da alta concentração de ondas curtas na luz captada por nossosolhos. Caso a observação seja feita sob luz transmitida, o esmalte parecerá alaranjado, pois apenas as ondas mais longas estão sendo captadas pelos olhos. Então a opalescência é a variação da cor pela variação da posição da fonte de luz transmitida. 
-Opacidade: é quando barra completamente a luz e então a luz é completamente refletida para o observador. Relacionando-se então com a quantidade de luz que o material pode absorver e/ou espalhar. 
-Transparência: quando toda luz passa. 
-Translucidez: quando se passa alguma incidência ou comprimento de luz. A dentina é mais opaca e o esmalte é mais translucido, portanto são necessários materiais desses tipos para reproduzir as características reais dos dentes. 
PROPRIEDADES MECÂNICAS: Mecânica é a ciência física que estuda a energia que atua sobre um corpo e suas consequências. As propriedades mecânicas são as respostas mensuradas quando esses corpos são submetidos à aplicação de uma força. Então se analisa os diferentes comportamentos dos materiais em resposta a uma força semelhante. Um instrumental de aço e um graveto responde diferentemente à aplicação de força, um entortando facilmente outro não. 
FORÇA: grandeza física que pode alterar o estado de equilíbrio (repouso) de um corpo ou deformá-lo. Não é uma propriedade mecânica, mas sim uma grandeza física. A força é aplicada e então a propriedade é aferida (não se afere força de material). Conhecendo a força, se conhece a intensidade da reação da propriedade do objeto. 
Se distribui pelo corpo, atuando em toda sua área de secção transversal (se eu puxo uma borracha de cada lado, a área de secção transversal diminui, por exemplo). De acordo com a 3 lei de newton há uma reação de igual intensidade à ação exercida. 
TENSÃO: Medida da intensidade das forças internas que agem entre as partículas de uma secção transversal de um corpo. Ao se exercer uma tensão, as ligações interatômicas são responsáveis pela resposta do corpo e elas tendem a tentar manter o equilíbrio, se tensionando. Então, dependendo das ligações interatômicas que o corpo tiver, ele vai suportar a força exercida ou se quebrar, por exemplo. Quanto mais se aumenta a secção transversal, maior a quantidade de ligações interatômicas e portanto, a mesma força não conseguirá criar uma tensão tão grande no corpo. Então, para que um material com menor quantidade ou tipo menos favorável de interações interatômicas resista à força exercida, deve-se aumentar a área de secção transversal. Materiais semelhantes, para ter deformação semelhante, é necessário que a força seja proporcional à espessura do material. Materiais diferentes, têm propriedades diferentes, mesmo que a espessura mude, a relação de força entre eles não se sustenta. 
-Tipos de Tensão: 
-Tensão de tração: é aquela causada por uma carga que tende a esticar ou alargar um corpo. Produzida por uma força de tração. A área de secção diminui em resposta a uma força de tração, por exemplo.
-Tensão de compressão: é aquela causada por uma carga que tende a comprimir ou encurtar um corpo. É produzida em resposta a uma força de compressão. Quando se continua a comprimir até a fratura máxima, se terá a resistência máxima. A área de secção aumenta, com a força de compressão.
-Tensão de cisalhamento: é aquela causada por uma carga que tende a deslizar partes de um corpo uma sobre as outras. 
-Tensão de flexão: é aquela causada por uma caga que força o dobramento do material que está em contato em duas extremidades
Em um dente, a área em que não há suporte, sofre-se tensão de cisalhamento, e a área suportada, sofre compressão. Em uma ponte fixa (PPF), há compressão na parte superior e tração na parte inferior, quando se relaciona os dentes contíguos. Na parte oclusal dessa prótese, acontece a tensão de flexão. Normalmente, as maiores falhas (rompimentos/fraturas) são por tração, sendo portanto a propriedade de resistência a tração a menor entre as demais e muito utilizada na odontologia. 
DEFORMAÇÃO:
Durante a resposta do corpo à carga aplicada ocorre uma deformação ela pode ser perceptível ou não, e está associada à tensão. Essa deformação pode aumentar/diminuir um comprimento (L) ou a área de secção transversal (A). A área final é a área inicial menos a variação de formação.
-Deformação elástica: é aquela que ao ser removida a carga, desaparece. É aquela que ocorre sem alteração das dimensões finais do corpo. Área final é igual à área inicial (A = A0) e o comprimento final é igual ao inicial (L = L0). Exemplo, deforma a borracha e depois solta e ela volta ao normal. Tem importância na moldagem dos arcos dentais, pois o material necessita de se deformar para que saia da boca, ao mesmo tempo que essa deformação deve voltar à formação original. 
-Deformação plástica: comprimento e a área final são diferentes das iniciais (L ≠ L0; A ≠ A0). Então é um tipo de deformação em que se é alterado a conformação final do material pois este permanece deformado. Essa deformação geralmente não é da magnitude total da exercida, pois há um pouco de deformação elástica antes.
ENSAIOS MECÂNICOS (ENSAIO DE TRAÇÃO):
Esses ensaios acontecem em equipamentos capazes de exercer uma força conhecida e mensurar a resposta que o corpo emite. Nela, se pode fazer diferentes esforços mecânicos, como tração, compressão, cisalhamento e flexão (por isso o nome “universal”). A resposta obtida será das características dos materiais, dependendo de suas propriedades mecânicas.
-Ensaio de tração: o corpo de prova está preso a uma célula de carga que vai captando as informações do corpo de prova durante o esforço mecânico, que é a tração, nesse caso. O software faz o gráfico de tensão x deformação.
Nele, se capta aonde há somente deformações elásticas e aonde começa as deformações plásticas. Mostrando que a partir de determinando ponto, pode-se deixar de exercer força e o material voltará a conformação normal. Quando o gráfico é uma linha reta (enquanto são proporcionais a tensão e a deformação), se retirada a força, o corpo volta a sua conformação original, ou seja, a deformação é elástica. E quando a linha deixa de ser reta e torna-se curva, a cada pequeno incremento de tensão, se tem uma grande deformação, isso porque provavelmente se teve uma grande alteração ou perda de interações interatômicas, ocorrendo nesse caso a deformação plástica. A partir daí o material está mais sujeito a falha completa. Um material frágil, ausenta zona plástica, diferentemente de um material resistente, que se mantem muito mais tempo sem se fraturar, mesmo se deformando plasticamente.
Consegue-se definir nesse gráfico, é o local onde se teve a resistência máxima (média das tensões máximas até a fratura do material). Quando o gráfico começa a cair, já se teve falha no corpo de prova por início de ruptura de ligações interatômicas. 
-Módulo de elasticidade ou de Young (E): propriedade dos corpos que representa a quantidade de deformação elástica sofrida por unidade de área de um material quando uma força é aplicada sobre ele. Vai dizer o quanto de carga o material consegue suportar até a deformação plástica. Se um material possui maior módulo de elasticidade, ele vai demonstrar menor deformação diante de uma mesma tensão aplicada ou suportar maior quantidade de tensão demonstrando uma deformação mínima. Descreve a rigidez de um material (quanto maior o módulo, maior a rigidez do material, ou seja, mais força é necessária para que ele se deforme)
É esperado que os materiais restauradores trabalhem dentro do seu regime elástico quando em função na cavidade oral, para que não se deformem plasticamente e resistam a tensão sem se deformar. Para material restaurador, se deve considerar o modulo de elasticidade, pois quando maior, ele evita que o material se deforme dentro da boca.
-Limite elástico ou limite de proporcionalidade (LP): maior valor da tensão antes de ocorrer a deformação permanente do material, ou seja, antes da curva entrar na área plástica (valor ao qual antes só se tem deformações elásticas). Quanto maior nos aparelhos protéticos, maiora necessidade de maior limite elástico, porque vai ser aplicada mais tensões e a prótese não pode se deformar.
-Resiliência: é a medida da quantidade de energia que um material pode absorver antes de começar a se deformar plasticamente, sendo também uma propriedade da zona elástica. É a área abaixo da porção reta do gráfico. Materiais com elevado LP podem ter baixa resiliência caso o seu E seja muito elevado. É importante que o material de moldagem tenha elevada resiliência, ou seja, capacidade de absorver bastante energia, sem se deformar, para que não se deformem ao sair da boca (deformam-se elasticamente, mas não plasticamente). O grampo de retenção da PPR (se prende no colo do dente) precisa ser resiliente para se adequar ao processo mastigatório sem comprometimento de estrutura.
-Fragilidade: propriedade dos materiais que se fraturam tão logo as tensões ultrapassem seu limite de proporcionalidade. São materiais incapazes de sustentar uma deformação plástica. Exemplo, o vidro, que não se deforma antes de se quebrar. Cerâmicas e os amalgamas são materiais frágeis.
-Ductilidade: capacidade de um material resistir as forças de tração sem sofrer ruptura. Capacidade de diminuir a área transversal e aumentar seu comprimento e então formar fios. Peças metálicas passiveis de brunimento e perfeita adaptação nas margens dentárias. Um material que demora mais para atingir sua tensão máxima é mais dúctil que um material que quebra com menos deformação. O ouro é bem maleável e dúctil.
-Maleabilidade: capacidade de um material se deformar sob a aplicação de forças compressivas, sem se romper. Com um material maleável, se consegue fazer lâminas e com materiais dúcteis, se faz fios ortodônticos, por exemplo. 
-Tenacidade: quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Ou seja, vai além da resiliência (que concerne só à deformação elástica), até ocorrer a falha completa. Se um material for frágil, a tenacidade e a resiliência assumem o mesmo valor, já que não há área de deformação plástica. Em um material dúctil a tenacidade supera muito a resiliência, sendo também toda a área abaixo do gráfico, então um material tenaz, é em geral um material mais dúctil, pois a área do gráfico nesses casos já será maior. 
-Resistência: é a tensão necessária para causar fratura ou uma quantidade específica de deformação plástica, correspondendo então a um valor de tensão, sendo nomeada de acordo com a tensão aplicada (resistência à tração, a tração diametral, a compressão, a flexão ou a cisalhamento). A resposta do corpo muda em função do tipo de força aplicada ou seja, se for aplicada uma força de compressão, existe um valor de resistência de compressão máxima, o que é completamente diferente da resistência de tração máxima. Normalmente a de compressão é bem maior que a de tração (que é a mais utilizada na odontologia).
Resistência à fadiga: é quando tensões cíclicas são capazes de estimular o crescimento e a propagação de defeitos intrínsecos no material, que causam rápida ou inesperada fratura. Acontece quando o material termina de quebrar com uma tensão que normalmente ele suportaria (famoso quebrei no pão). Isso porque as baixas tensões aplicadas continuamente foram micro fraturando o material até que ele se quebre.
-Dureza: capacidade do material em resistir a penetração de um corpo de geometria conhecida. É utilizada na odontologia para se saber se um corpo pode ser desgastado por outro, ou seja, riscado. Material mais duro não pode ser riscado (penetrado) por outro o menos duro. A durezas da dentina e do cemento é bem menor que a do esmalte, então lesões cariosas ou abrasões que alcançam a dentina ou cemento, têm progressão mais rápida. O mesmo ocorre com grampos de PPR (liga de Co-Cr) que conseguem desgastar o esmalte, por ele ser menos duro. O esmalte é mais duro que a resina composta, então ele pode desgastar esse material restaurador ou até mesmo se desgastar mais rápido. “Assim como a resistência, dureza também tem sobrenome”. Existindo esses vários tipos de dureza, cada uma possui suas características que diferem entre si. Se um material foi muito penetrado pela ponta, muda-se a forma de avaliar para uma ponta que penetra menos, para se conseguir medir precisamente a dureza.
Dureza Brinell: é a resistência a penetração de uma esfera de aço (geometria conhecida). Utiliza uma esfera de aço para pressionar o material e relaciona a força aplicada e o diâmetro da calota esférica impressa no material através de uma fórmula. É utilizada em materiais metálicos
Dureza Rockwell: usada em materiais macios (esfera metálica ou ponta cônica, porém de tamanho diferente). Preferida por conveniência, porque quando o material é muito macio, utiliza-se uma ponta cônica, adaptando o teste para o material em questão.
Dureza Vickers: é MUITO usada em odontologia. Usada mais em materiais frágeis (esmalte, cerâmica e alguns tipos de polímero). Utiliza-se uma pirâmide de base quadrangular para imprimir no material.
Dureza Knoop: usada par determinação de micro-dureza, em materiais com menor módulo de elasticidade (resina composta: usada em odontologia), utilizando uma pirâmide de base losangular (romboédrica) para imprimir o material.