Misura con metodo AMFM del modulo di Young di compositi dentali

1 1. Introduzione Il presente lavoro di tesi è incentrato sulla valutazione del modulo di Young di alcuni materiali compositi utilizzati per il restauro dentale. L’analisi è stata eseguita mediante una tecnica innovativa di microscopia a forza atomica (AFM) brevettata dall’Asylum Research: l’AMFM. Lo studio è stato sviluppato grazie alla collaborazione del dipartimento DIME dell’Università di Genova con l’Istituto Italiano di Tecnologia. Questa collaborazione ha permesso di effettuare un‘analisi con strumenti all’avanguardia e con l’ausilio di personale esperto. In particolare si sono utilizzati un microscopio AFM per l’analisi meccanica ed un microscopio elettronico a scansione (SEM) per l’analisi strutturale e spettroscopica a dispersione di energia (EDS), presenti presso il dipartimento di Nanofisica dell’istituto. Il restauro dentale, oltre a presentare un’estetica che mantenga le caratteristiche morfologiche e le colorazioni naturali dell’organo, ha il compito di proteggere il dente ripristinandone l’integrità strutturale e rendendolo il più possibile resistente agli attacchi degli agenti esterni (sforzi, usura, cariche batteriche ecc). A questo scopo il restauro deve possedere proprietà meccaniche adatte; in particolare, la più importante di queste proprietà, correlata sia alla rigidezza sia alla resistenza alla rottura, è il modulo di Young. I materiali che verranno presi in esame sono compositi dentali commerciali, forniti da dentisti che ne hanno richiesto l’analisi, e che si collocano nel settore odontoiatrico tra i più recenti materiali attualmente in uso, sviluppati da parte di alcuni tra i più importanti produttori a livello mondiale. In particolare, i compositi analizzati contengono rinforzi di composizioni e dimensioni molto varie e quindi definiti ibridi. Dato che questi compositi contengono riempitivi di scala micrometrica e sub-micrometrica, si è ritenuto di eseguire l’analisi del modulo di Young mediante una tecnica di microscopia. Questa permette di analizzare i parametri di interesse con elevata risoluzione spaziale ed è in grado di risolvere, con tecnica non distruttiva, dettagli della superficie di matrice e riempitivi valutandone le eventuali differenze di modulo di Young. L’AFM è un microscopio molto versatile, in grado di analizzare provini con proprietà generiche (ad esempio non necessariamente elettricamente conduttivi), in qualsiasi mezzo ambientale (aria, vuoto, liquido), ed in pratica senza particolari preparazioni. Fino ad oggi l’AFM è stato utilizzato sui materiali dentali prevalentemente per sole misure di morfologia superficiale, nella maggior parte dei casi per caratterizzare la rugosità. Questa proprietà è considerata particolarmente importante in ambito dentale, perché determina le caratteristiche estetiche e soprattutto l’adesione dei batteri planctonici presenti nel cavo orale. Raramente però l’AFM è stato utilizzato in ambito dentale per misure meccaniche. Uno dei motivi è la lentezza intrinseca della tecnica AFM standard, e la sua natura sostanzialmente qualitativa. Infatti estrarre valori di modulo di Young risulta molto complicato, perché i dati grezzi della misura devono essere normalmente elaborati in un modello che presenta molti parametri, quali la forma e la dimensione della punta, la costante elastica del cantilever, la