二、热学性能

二、热学性能

在使用过程中，各种口腔材料对不同的温度表现出不同的热物理性能，这些热物理性能称为材料的热学性能。与口腔材料关系密切的热学性能主要有热膨胀、热导率及比热容。表2-6所示为牙体组织和一些口腔材料的线胀系数、热导率和比热容。

（一）热膨胀

材料由于温度改变而有胀缩现象。热膨胀系数（coefficient of thermal expansion）可用来评价材料在温度升高时所发生的长度、面积或体积的相对变化量。热膨胀系数可分为线［膨］胀系数（linear expansion coefficient）和体［膨］胀系数（cubic expansion coefficient）和面膨胀系数（surface expansion coefficient）。

1.线胀系数　线胀系数指固体物质的温度每改变1℃时，其长度的变化与它在0℃时的长度之比。它是表征物体长度随温度变化的物理量，单位为每开［尔文］，符号为K-1。

图2-4所示为新鲜牙齿冠根的线胀系数，曲线上各点的微商除以试样长度所得的商即为相应温度下的线胀系数。由曲线分析可知同种材料在不同温度下的线胀系数不同。因此，测定某一温度范围的平均线胀系数才更有意义。下面为温度从T1变化到T2范围内试样的平均线胀系数（αL）的计算公式：

式中，L1为温度为T1时试样的长度；L2为温度为T2时试样的长度。

2.体胀系数　表示物体体积随温度变化的物理量，它可由体积的相对变化dV/V除以温度的变化dT得出，符号为αV。

αV=dV/（V·dT）(https://www.daowen.com)

式中，V为温度为T0时试样的体积；dV为物体体积的改变；dT为温度的变化。

如果物体是各向同性的，则其αV=3αL。

3.面膨胀系数　表征物体受热时面积增大程度的物理量，计算公式如下：

β=ΔS/（S·ΔT）

式中，ΔS为所给温度变化ΔT下物体面积的改变；S为初始面积。

口腔材料的热膨胀系数对材料的临床应用有很大影响。如烤瓷熔附金属全冠（PFM）修复体中的金属材料与瓷材料的线胀系数必须相匹配才能保证口腔的温度变化过程中陶瓷和金属不发生剥离。银汞、树脂等充填体与牙体组织线胀系数的差别，可导致长期使用后充填体本身产生微裂或在充填体与窝洞之间产生缝隙，唾液、食物残渣、致龋菌会时而进入微裂或缝隙，易引起继发龋。

（二）热导率

热导率（thermal conductivity）又称为导热系数（coefficient of thermal conductivity），反映物质的热传导能力，其定义为当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量，单位是瓦［特］每米开［尔文］，符号为W·m-1·K-1。热导率是热传导中最常用的一个量。

热导率大的物体是优良的热导体；而热导率小的物体是热的不良导体或热绝缘体。因此，在牙体修复时，为避免活髓牙充填治疗后出现冷热刺激反应，口腔充填材料应具备较小的热导率，特别是接近牙髓的部位必须选用热导率低的材料，以隔绝温度变化对牙髓的刺激。复合树脂和不加填料的丙烯酸树脂，从导热性能来讲也可以直接充填较深窝洞。银汞合金的热导率远远大于牙齿硬组织的热导率，必须用热导率低的材料垫底后才可充填。

（三）比热容

每单位质量物质温度改变1℃所需要的能量称为比热容。比热容是热力学中常用的一个物理量，表示物体的吸热或散热能力。比热容越大，物体的吸热或散热能力越强。当口腔温差变化大时，充填治疗活髓牙材料的比热容越大，其对牙髓的冷热刺激越敏感。1 cal就是将1 g水的温度升高1℃时所需的热量，目前热量的标准单位是J，因此，比热容的单位是J·g-1·K-1（1 cal等于4.187 J）。