Christian Rüssel, Glaschemiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena http://www.uni-jena.de , und seinen Kollegen vom Otto-Schott-Institut ist es gelungen, Glaskeramiken mit einer nanokristallinen Struktur herzustellen, die aufgrund ihrer hohen Festigkeit und optischen Eigenschaften für den Einsatz in der Zahnmedizin geeignet erscheinen.
Extreme Härte möglich
„Die Nanopartikel sind im Glas“, sagt Rüssel gegenüber pressetext. Die Glaskeramiken auf der Basis von Magnesium-, Aluminium- und Siliziumoxid zeichnen sich durch eine enorme Festigkeit aus. „Wir erreichen damit rund fünf Mal höhere Festigkeit als bei vergleichbaren, heute verfügbaren Zahnersatzkeramiken“, erläutert Rüssel.
Die Jenaer Glaschemiker arbeiten bereits seit längerem an hochfesten Keramiken. Bisher ging es eher um Computerfestplatten als um Zähne. „Durch die Kombination mit neuen optischen Eigenschaften eröffnet sich für diese Materialien jetzt der Bereich der Zahnmedizin als weiteres Anwendungsfeld“, sagt Rüssel. Neben dem richtigen Farbton muss das Material – wie Keramik auch – teilweise durchscheinend sein.
Um diese Eigenschaften zu erreichen, werden die Ausgangstoffe bei rund 1.500 Grad Celsius geschmolzen, abgekühlt und fein zerkleinert. Anschließend wird das Glas erneut geschmolzen und wieder abgekühlt. Durch kontrolliertes Erhitzen auf rund 1.000 Grad Celsius werden Nanokristalle erzeugt. „Diese Prozedur bestimmt die Kristallbildung, die für die Festigkeit des Produkts ausschlaggebend ist“, so der Experte.
Transluzente Eigenschaft
Das Verfahren ist jedoch eine technische Gratwanderung. Denn ein zu stark kristallisiertes Material streut das Licht, wird lichtundurchlässig und sieht aus wie Gips. Das Geheimnis liegt darin, dass sie aus Nanokristallen besteht. Diese haben eine durchschnittliche Größe von höchstens 100 Nanometern. „Sie sind zu klein, um das Licht stark zu streuen und deshalb wirkt die Keramik transluzent, wie ein natürlicher Zahn“, erklärt Rüssel.
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Schmelzofen: Arbeit am Jenaer Otto-Schott-Institut (Foto: Jan-Peter Kasper/FSU)