Zirkon ist ein Mineral mit kristallinem Aufbau, dabei handelt es sich im eigentlichem Sinn um Zirkoniumsilikat (ZrSiO4), welches in der Erdkruste häufig zu finden ist. Zirkoniumsilikat wird unter anderem in der Schmuckindustrie als Ersatzedelstein für Diamanten sowie zur Herstellung des Metalls Zirkonium verwendet. Der Begriff Zirkon wird in der Zahntechnik vereinfacht für den Dentalwerkstoff Zirkoniumdioxid verwendet.
Die hydrothermale Alterung
Im Zuge der Festigkeitsdiskussion wird oft über Materialalterung gesprochen. Jeder Werkstoff unterliegt einer altersbedingten Materialermüdung, so auch das BionZ-Zirkonoxid.
Bei Zirkonoxid reagiert außerdem der zugesetzte Bestandteil Yttriumoxid in einer feuchtwarmen Umgebung mit Wasser und kann sich daher nicht mehr auf die Gefügestabilisierung auswirken. Um dieser Beeinträchtigung entgegenzuwirken, wird beim BionZ-Material ein geringer Prozentsatz Aluminiumoxid (Al2O3) zugesetzt.
Eine hydrothermale Alterung kann ausgeschlossen werden, da Zirkonoxid nur in „gekapselter Form“ in den Mund eingesetzt wird. Dabei wird der Kontakt zur Feuchtigkeit an der Gerüst-Außenseite durch das Verblenden und innenseitig durch Zement bzw. Kleber ausgeschlossen.
Der Selbstheilungseffekt
Der Vorteil von BionZ zu anderen keramischen Werkstoffen (wie z.B. Aluminiumoxid) liegt in der verhältnismäßig geringen Sprödigkeit.
Bildet sich ein Riss im Zirkonoxid, wird die Ausdehnung des Risses durch Gitterumwandlung von der tetragonalen zur monoklinen Struktur und der damit verbundenen Volumenvergrößerung verhindert. Man spricht hier von einer Art Selbstheilungseffekt.
Die Festigkeitswerte
Von den vielen Werten, welche die mechanischen Eigenschaften von Stoffen beschreiben, sind für die Zahntechnik nur einige wenige relevant.
Dies sind die Biegefestigkeit, der damit verbundene Wert des Weibull-Moduls sowie der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK).
Der Weibull-Modul-Wert beschreibt die Streuung der ermittelten Festigkeitswerte. Eine geringe Ausprägung des Weibull-Modul-Wertes deutet auf eine große Streuung der Festigkeitswerte hin. Ein hoher Wert lässt auf geringe Streuungsvarianz schließen. Der Weibull-Modul-Wert sollte daher immer in Kombination mit der Biegefestigkeit betrachtet werden. Ansonsten sind die angegebenen Biegefestigkeiten nicht ohne Weiteres vergleichbar. In Punkto Vergleichbarkeit sollte auch auf die unterschiedlichen Messmethoden (Biaxialbiegeversuch, 4-Punkt-Messung, 3-Punkt-Messung) zur Feststellung der Biegefestigkeit geachtet werden. So kann sowohl das Messverfahren als auch die Oberflächengüte Einfluss auf die Messergebnisse haben.