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Enamel Repair with Amorphous Ceramics.
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1002/adma.201907067 Yan Wei 1 , Shaojia Liu 2 , Zuohui Xiao 1 , Hewei Zhao 2 , Jun Luo 3 , Xuliang Deng 1 , Lin Guo 2
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1002/adma.201907067 Yan Wei 1 , Shaojia Liu 2 , Zuohui Xiao 1 , Hewei Zhao 2 , Jun Luo 3 , Xuliang Deng 1 , Lin Guo 2
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Developing high-performance materials in physiological conditions to clinically repair stiff tissue for long lifespan remains a great challenge. Here, an enamel repair strategy is reported by efficiently growing a biocompatible ZrO2 ceramic layer on defective enamel through controllable hydrolysis of Zr4+ in oral-tolerable conditions. Detailed analysis of the grown layer indicates that the grown ZrO2 ceramic is amorphous without grain boundary and dislocation, which endows the repaired enamel with natural enamel comparable mechanical performance (modulus ≈82.5 GPa and hardness ≈5.2 GPa). Besides, the strong chemical connection between unsaturated coordinated Zr4+ in amorphous structure and PO4 3- greatly strengthen the crystalline-amorphous interface of the repaired enamel to endure the long-time mastication damage. Moreover, these ZrO2 ceramics provide hydrophilic, electronegative, and smooth surfaces to resist the adhesion and proliferation of cariogenic bacteria. The hybrid amorphous-crystalline interface design with advantages in biomechanical compatibility would promote the evolution of a variety of cutting-edge functional materials for medical and engineering application.
中文翻译：
用无定形陶瓷进行搪瓷修复。
在生理条件下开发高性能材料以临床修复硬组织以延长使用寿命仍然是一个巨大的挑战。在此，通过在口腔耐受条件下通过可控的Zr4 +水解来在有缺陷的牙釉质上有效生长生物相容性ZrO2陶瓷层，从而报告了一种牙釉质修复策略。对生长层的详细分析表明，生长的ZrO2陶瓷是无定形的，没有晶界和位错，这使修复后的瓷釉具有与天然瓷釉相当的机械性能（模量≈82.5GPa和硬度≈5.2GPa）。此外，非晶态结构中的不饱和配位Zr4 +与PO4 3-之间的强化学连接极大地增强了修复后搪瓷的结晶-非晶界面，从而承受了长期的咀嚼破坏。此外，这些ZrO2陶瓷可提供亲水，带负电和光滑的表面，以抵抗致癌细菌的粘附和扩散。在生物力学相容性方面具有优势的混合非晶-晶体界面设计将促进医学和工程应用中各种尖端功能材料的发展。
更新日期：2020-02-18
中文翻译：
用无定形陶瓷进行搪瓷修复。
在生理条件下开发高性能材料以临床修复硬组织以延长使用寿命仍然是一个巨大的挑战。在此，通过在口腔耐受条件下通过可控的Zr4 +水解来在有缺陷的牙釉质上有效生长生物相容性ZrO2陶瓷层，从而报告了一种牙釉质修复策略。对生长层的详细分析表明，生长的ZrO2陶瓷是无定形的，没有晶界和位错，这使修复后的瓷釉具有与天然瓷釉相当的机械性能（模量≈82.5GPa和硬度≈5.2GPa）。此外，非晶态结构中的不饱和配位Zr4 +与PO4 3-之间的强化学连接极大地增强了修复后搪瓷的结晶-非晶界面，从而承受了长期的咀嚼破坏。此外，这些ZrO2陶瓷可提供亲水，带负电和光滑的表面，以抵抗致癌细菌的粘附和扩散。在生物力学相容性方面具有优势的混合非晶-晶体界面设计将促进医学和工程应用中各种尖端功能材料的发展。
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