Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben neue Erkenntnisse darüber gewonnen, welche Faktoren die Oberflächen- und mechanischen Eigenschaften von dentalem Zirkonoxid massgeblich beeinflussen. In der Fachzeitschrift «Ceramics International» berichten sie, dass Polieren die Festigkeit der Proben erhöht und eine anschliessende Wärmebehandlung zu einer definierten Oberfläche mit exponierten Kristallkörnern führt. Auch der Yttriumgehalt spielt eine entscheidende Rolle für die Eigenschaften.

Dank seiner überzeugenden Kombination aus natürlicher Ästhetik und hoher mechanischer Stabilität gewinnt Zirkonoxid zunehmend an Bedeutung für Zahnimplantate, Kronen und Brücken. Je nach Anforderungsprofil wird das keramische Material mit geringen Mengen Yttriumoxid stabilisiert. Die Mechanismen, die seine Oberflächen- und Materialeigenschaften beeinflussen, sind jedoch bislang noch nicht vollständig verstanden.

Verschiedene Varianten
In der kürzlich veröffentlichten Studie untersuchten die Forschenden fünf verschiedene Zirkonoxid-Materialien mit unterschiedlichem Yttriumoxid-Gehalt. Das Team vom Universitären Zentrum für Zahnmedizin Basel (UZB) und der Hochschule für Life Sciences FHNW analysierte zudem drei Varianten der Oberflächenbearbeitung: im gesinterten Zustand, poliert und poliert mit anschliessender Wärmebehandlung. Neben morphologischen Eigenschaften wie Korngrösse und Oberflächenrauheit erfasste die Forschungsgruppe um die Professoren Dr. Nadja Rohr, Dr. Géraldine Guex (beide UZB) und Dr. Michael de Wild (FHNW) auch die Kristallphasen-Zusammensetzung sowie die Biegefestigkeit und Kratzresistenz der Materialien.

Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass sowohl der Yttriumoxid-Gehalt als auch die Art der Oberflächenbearbeitung entscheidend für die Materialeigenschaften sind. Insbesondere das Zusammenspiel von kristallographischer Struktur, Korngrösse und Oberflächenrauheit bestimmt Stabilität und Leistungsfähigkeit des Zirkonoxids.

Durch Polieren mit anschliessender Wärmebehandlung gelang es, makroskopische Strukturen zu entfernen und Oberflächen mit klar definierten Korngrössen im mittleren Nanobereich zu erzeugen. Gleichzeitig stieg die Festigkeit der Proben signifikant an.

Die Forschenden betonen jedoch, dass das polymorphe Verhalten von Zirkonoxid weiterhin hochkomplex und noch nicht vollständig verstanden ist. Grund dafür sind die Wechselwirkungen zwischen den Eigenschaften des Ausgangsmaterials und den Produktionsprozessen, die letztlich die Qualität des Endprodukts bestimmen.

Das Projekt wurde vom Swiss Nanoscience Institute im Rahmen seines Nano-Argovia-Programms gefördert, das den Wissens- und Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Industrie unterstützt.

Originalpublikation:

Zirconia in dentistry - understanding the effects of yttria-content, surface processing and heat-treatment on surface and mechanical properties
Nadja Rohr, Murat Pinto, Tiffany Moraz, Romy Marek, Anne Géraldine Guex, Michael de Wild 
Ceramics International 2026, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.01.447