本报讯 （记者沈春蕾）近期，中国科学院金属研究所（以下简称金属所）材料疲劳与断裂实验室与美国加州大学伯克利分校、吉林大学开展合作，设计研发成功硬度、强度和模量均与人体正常牙齿完全匹配的新型氧化锆—树脂仿生复合义齿材料。相关研究成果日前发表在《先进材料》上。

金属所研究员刘增乾向《中国科学报》介绍道，新型义齿材料微观上具有与天然贝壳类似的组织结构，氧化锆以片层形式平行排列或以“砖墙”形式紧密堆叠，其间的空隙以树脂填充。

“新型义齿材料保留了氧化锆陶瓷优异的生物相容性、耐腐蚀性和美学效果，并且具有一定的塑性变形能力和独特的动态耗能特性，即义齿在受力时能够通过粘弹性变形消耗外力施加的能量，从而起到保护牙床和对磨牙齿的作用。”刘增乾说。

科研团队通过与牙齿对磨实验发现，新型义齿材料具有比氧化锆陶瓷更低的摩擦系数，能够显著减轻义齿对人体正常牙齿的磨损。其中，新型义齿材料的断裂韧性高于目前报道的所有义齿材料，其仿生结构通过促进裂纹偏转、阻止裂纹张开等机制对裂纹扩展起到有效的阻碍作用。

此外，新型义齿材料能够很容易地进行机械加工，特别是利用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的方法在医院进行现场制作，从而改变现有氧化锆全瓷义齿私人定制式的生产方式，实现批量供货，显著降低义齿的制备加工成本，并缩短患者的等待时间。

金属所研究员张哲峰表示，与目前报道的其他所有义齿材料相比，新型仿生复合义齿材料与人体正常牙齿的力学性能匹配程度最高、加工性能最好（以脆度因子衡量），并且断裂韧性最为优异，因此有望替代目前应用广泛的氧化锆全瓷义齿，显著提升义齿的使用效果并延长其使用寿命，具有可观的应用前景和市场潜力。

目前，研究团队正在就新型义齿材料在模拟实际应用条件下的压—压疲劳性能、着色以及生物相容性等方面开展进一步研究，并与医院合作开展临床应用方面的探索，旨在推进新型义齿材料的实际应用。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1002/adma.201904603