氧化增强的超亲水性及用于CO2和N2分离的水稳定二维MOF

《The Journal of Prosthetic Dentistry》：Nanoparticle jetting 3D printing of zirconia: Optimized intaglio microstructures for achieving superior bonding performance and fracture resistance in fixed prosthodontics

　　

摘要

问题陈述

超薄三维（3D）打印氧化锆修复体需要优化的内面微观结构以平衡粘接性能和抗折性能；然而，目前缺乏关于纳米颗粒喷射（NPJ）制备氧化锆表面形貌和深度的系统性数据。

目的

本体外研究的目的是探讨表面微观结构形貌和深度对NPJ 3D打印氧化锆修复体剪切粘接强度（SBS）和抗折载荷的影响，并优化表面拓扑设计以用于临床应用。

材料与方法

通过NPJ增材制造和传统铣削制备了具有4种表面纹理（圆形、三角形、同心圆形和倒凹圆形）和4种深度（40、60、80和100 μm）的氧化锆试件。制备了超薄氧化锆全冠（厚0.5 mm）。使用万能材料试验机测试SBS和抗折载荷。通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线能谱（EDS）分析脱粘模式和界面元素组成。采用单因素方差分析（ANOVA）结合Tukey HSD检验进行组间比较（α=.05）。

结果

未经处理的NPJ打印氧化锆的粘接性能和机械强度与铣削氧化锆相似（P=.984）。表面微观结构显著提高了粘接强度，其中圆形和倒凹圆形纹理表现最佳。粘接强度随深度增加而提高，在80至100 μm时趋于平台期。对于0.5 mm的全冠，抗折载荷随深度增加显著降低（P<.001）。60 μm圆形微观结构在SBS和机械稳定性之间取得了良好平衡，所有组别均满足国际标准组织（ISO）6872分级标准下的临床机械标准。

结论

NPJ技术可实现对氧化锆表面拓扑的精确控制以提高粘接效果。对于超薄修复体，60 μm圆形微观结构代表了最佳设计，可提供高粘接强度和足够的抗折性能，适用于临床应用。

章节摘要

材料与方法

使用精密切割机（Aicare X5；深圳市爱科技材有限公司）将传统氧化锆块（Zenostar T；Ivoclar AG）切割为10个试件（5×5×5 mm）并烧结，作为对照组（CZ）。NPJ氧化锆试件（NPJ；杭州泰莱仕新材料科技有限公司）使用Carmel 1400打印机（XJET）进行打印，层厚为10 μm，分辨率为1200 dpi，尺寸为5×5×5 mm。²² 原料粉末由99.5%的3 mol% Y₂O₃稳定ZrO₂组成（粒径为

结果

SEM（图2、图3）显示，未经处理的NPJ氧化锆具有平行的表面沟槽，而铣削氧化锆呈现光滑的喷砂表面。所有800 μm预设纹理（圆形、三角形、同心圆形和倒凹圆形）均均匀打印且无裂纹。横截面SEM显微图（图3）显示了NPJ制备氧化锆特有的层状堆叠形貌。40 μm组试件的层间接面为平面，而

讨论

本研究数据支持拒绝零假设：具有不同表面微观结构形貌和深度的组间剪切粘接强度存在显著差异，且微观结构深度显著改变了0.5 mm厚NPJ增材制造氧化锆全冠的抗折载荷。未经处理的打印组与对照组之间未发现差异。

表面纹理几何形状显著影响了NPJ增材制造氧化锆的SBS，

结论

基于本体外研究的结果，得出以下结论：

• 1.
  NPJ增材制造可制备具有纹理的氧化锆试件和0.5 mm厚的全冠。
• 2.
  未经处理的NPJ制备氧化锆表现出与传统铣削氧化锆相当的粘接和机械性能。
• 3.
  圆形和倒凹圆形微观结构提供了最佳的机械互锁效果；SBS随微观结构深度增加而提高，在全冠试件中于80至100 μm深度时达到平台期。

CRediT作者贡献声明

李博志：概念化、方法学、调查研究、数据整理、形式化分析、撰写原始草稿、可视化。孔垂爽：方法学、验证、数据整理、撰写-审阅与编辑。南刚：调查研究、形式化分析、资源支持。任丽芝：数据整理、可视化、软件。刘伟：验证、撰写-审阅与编辑、资金获取。王倩倩：数据整理、可视化、软件。王丹：调查研究、资源支持、项目管理

致谢

作者感谢杭州泰莱仕新材料科技有限公司为3D打印和试件制备提供的技术支持。作者同时感谢其所属机构的仪器分析中心在材料表征方面提供的协助。

数据可用性声明

支持本文结果的原始数据，包括剪切粘接强度值、抗折载荷数据、SEM/EDS原始图像以及统计分析文件，可从通讯作者处获取。

李博志|孔垂爽|南刚|任丽芝|刘伟|王倩倩|王丹|庞方|葛学军