Ceramiche dentali sono materiali ceramici specifici per l’applicazione dentale ovvero di strutture essenzialmente visibili e quindi estetiche. Queste strutture possono essere formate in ceramica integrale oppure in un rivestimento estetico di una sottostruttura metallica. Per descrivere questi materiali occorre fare il punto sulle caratteristiche dei materiali ceramici.

I materiali ceramici sono fragili e, a differenza dei materiali metallici, si rompono senza deformazione plastica quindi dopo l’avvio di una cricca il materiale si romperà.

Hanno un carico di snervamento alto che equivale al carico di rottura quindi non si ha una deformazione prima della rottura, questo perché i legami sono ionici o covalenti.

I materiali metallici hanno una nuvola elettronica attorno al nucleo e quindi per le caratteristiche di questo legame è possibile deformare il materiale ovvero far scorrere i piani tra di loro senza raggiungere la rottura.

Nel caso di un legame covalente che è un legame estremamente orientato e forte o nel caso di un legame ionico che prevede il legame tra ioni di carica opposta se si tenta di fare scorrere i piani si avvicinano due cariche uguali che si respingono e che quindi vanno a determinare rottura del materiale senza la deformazione.

I materiali ceramici sono caratterizzati da rottura fragile e lo spostamento delle dislocazioni e la deformazione plastica è sostanzialmente impossibile proprio per le caratteristiche dei legami atomici.

La rottura fragile è causata da difetti che portano alla rottura:   porosità, difetti superficiali, vacanze o atomi interstiziali.

I difetti disturbano il reticolo del materiale che quindi non si può deformare per via di questi difetti e lo portano a rottura.

Un difetto piccolo ma soprattutto un difetto “appuntito” provoca un punto di concentrazione delle tensioni per cui anche se il carico applicato esternamente è inferiore al carico di rottura del materiale può avvenire la rottura perché localmente le tensioni superano il limite del materiale.

Questo tipo di rottura è particolarmente sensibile a sforzi di trazione come si può vedere dagli schemi.

Nella figura a vediamo che se applichiamo degli sforzi di trazione sul materiale si va ad “aprire” il difetto e quindi si facilita la progressione della cricca; al contrario con sforzi di compressione si va a “chiudere” questo difetto.

Questo è il motivo per cui i materiali ceramici sono resistenti in compressione ma poco resistenti in trazione o a taglio o a flessione.

Quando si realizza un materiale ceramico bisogna realizzarlo per farlo lavorare in compressione per questo motivo.

Con riferimento al sotto-rivestimento metallico della capsula ceramica  si devono avere dei coefficienti di dilatazione termica non troppo diversi per non avere troppe differenze tra i materiali (visto che devono comunque essere compatibili) ma la dilatazione termica del metallo deve essere comunque un po' più alta in modo tale da tenere in una situazione di compressione il materiale ceramico.

I materiali ceramici rivestono interesse per la parte estetica delle ricostruzioni come corone, ponti ecc.

Le ceramiche dentali devono avere dei requisiti fondamentali :

1. Per ricoprire la struttura della corona del dente devono resistere al carico masticatorio perché sono le superfici direttamente esposte alla masticazione, anche se il carico masticatorio è un carico di compressione quindi la ceramica risponde bene a questo tipo di tensioni.
2. Devono resistere all’ambiente orale corrosivo e aggressivo ma essendo un materiale a base di ossidi è inerte ed è resistente alla corrosione.
3. Devono possedere un requisito estetico perché deve replicare nel modo più naturale possibile il colore di un dente in quanto componente visibile della protesi; la ceramica è un ottimo materiale da utilizzare per questa resa estetica basti pensare che anche lo smalto è un materiale ceramico.

Le ceramiche dentali sono inerti quindi rimangono inalterate con il contatto di fluidi biologici non rilasciando sostanze durante la loro vita quindi sono biocompatibili.

Sono resistenti alla masticazione e sono durature per tutto il loro tempo di utilizzo.

Mentre con un materiale metallico, anche se con una sezione sottile, si può avere una resistenza meccanica buona, con i materiali ceramici la sezione varia molto le resistenze meccaniche. Questo è il motivo per cui con molte ceramiche utilizzate vengono usate solo come rivestimento di una struttura metallica per avere delle resistenze meccaniche adeguate.

Vi sono due possibilità tra cui scegliere : Metallo-ceramica  o ceramica integrale.

Metallo-ceramica ha una sottostruttura metallica (titanio, leghe auree o cromo-nichel) che garantisce una resistenza meccanica anche con spessori ridotti, si può avere una buona compatibilità termica con i ceramici selezionando opportunamente l’accoppiamento metallo-ceramica. Il complesso ha una buona resistenza a frattura ma si può verificare una esposizione del bordo metallico in seguito a recessione gengivale.

Questo potrebbe causare dei problemi estetici esponendo il metallo (grigio tendenzialmente) e problemi allergenici nel caso in cui il rilascio di ioni metallici provochi allergie.

Nella ceramica integrale si ha una estetica analoga al dente naturale e, non avendo nessuna sottostruttura metallica,  non si rischia l’esposizione di un bordo metallico. Se si sceglie una composizione e una sezione adeguata della ceramica si può ottenere una resistenza alla compressione adeguata.

La ceramica è biocompatibile quindi non c’è il rischio di rilascio ionico nel cavo orale ed ha una buona resistenza all’usura.

Le ceramiche si possono classificare in base alla loro microstruttura:

1. Sistemi vetrosi, principalmente a base silice, materiali amorfi. (particelle ceramiche all’interno di una matrice vetrosa)
2. Sistemi vetrosi con filler cristallini (particelle cristalline all’interno di una matrice vetrosa amorfa)
3. Sistemi cristallini con infiltrazioni vetrose, si ha un sistema opposto al punto 2 ovvero la parte preponderante è formata da ceramica le cui porosità sono riempite da una struttura vetrosa
4. Sistemi ceramici policristallini

Le ceramiche si possono anche classificare in base alla tecnologia di lavorazione.

I sistemi vetrosi sono realizzati mediante tecniche tradizionali oppure esistono delle tecnologie in cui dei blocchi ceramici vengono lavorati meccanicamente.

Esistono anche delle tecnologie completamente automatizzate basate sul CAD/CAM quindi su un’acquisizione digitale dell’impronta ed una trasformazione in un modello che viene realizzato con un’opportuna trasformazione in materiale ceramico .

I sistemi vetrosi contengono solitamente silice, feldspati, pigmenti opacizzanti per modulare il colore del prodotto finale e degli ossidi modificatori per modulare le temperature di fusione e il colore.

La composizione tipica di una porcellana dentale vede una certa quantità di silice, di allumina, di ossido di boro, di ossido di potassio, di ossido di sodio e di altri ossidi.

Questi sistemi vetrosi vengono utilizzati per la realizzazione della capsula in porcellana tradizionale o per infiltrazione vetrosa di sistemi ceramici, quindi in presenza di una matrice ceramica con infiltrazione vetrosa si ottiene una matrice tendenzialmente di allumina le cui porosità vengono sostituite con un sistema vetroso di questo tipo.