Sifat Fisis dan Optis Material Kedokteran Gigi

BLISA NOVERTASARI .S

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010

 

SIFAT FISIS DAN OPTIS MATERIAL

BAB I

PENDAHULUAN

 

A. Latar Belakang

Sifat fisik didasarkan pada mekanika, akustik, optik, termodinamika, kelistrikan, magnet, radiasi, struktur atom, atau gejala nuklir. Corak, nilai, kroma, serta traslusensi (kebeningan) adalah sifat fisik yang didasarkan pada dalil optik, yaitu ilmu yang berhubungan dengan fenomena cahaya, visi dan penglihatan. Konduktivitas termal dan koefisien ekspansi termal adalah sifat fisik yang berdasarkan pada dalil termodinamika. Disini akan diberikan uraian singkat mengenai sifat fisik dan juga akan menunjukkan sifat-sifat yang didefinisikan pada beberapa bidang ilmu lainnya. Misalnya, kekentalan dikaitkan dengan ilmu materi dan mekanika. Warna adalah sensasi cahaya mencapai mata yang didasari pada dalil optik. Sifat mekanik adalah bagian sifat fisik yang didasarkan pada hukum-hukum mekanika.

 

 

BAB II

PEMBAHASAN

 

A. Abrasi dan Ketahanan Terhadap Abrasi

Kekerasan sering kali digunakan sebagai suatu petunjuk dari kemampuan suatu bahan menahan abrasi atau pengikisan. Namun, abrasi merupakan mekanisme kompleks pada lingkungan mulut yang mencakup interaksi antara sejumlah faktor. Untuk alasan ini, peran kekerasan sebagai suatu prediktor ketahanan abrasi adalah terbatas. Seringkali abrasi digunakan untuk membandingkan bahan-bahan dengan klasifikasi tertentu, seperti satu merek logam tuang dengan merek lain jenis logam tuang campuran yang sama. Tapi, kekerasan kurang sahih bila digunakan untuk mengevaluasi kelas bahan yang berbeda, seperti bahan logam dengan resin sintetik.

Keterandalan pengujian in vitro terhadap ketahanan abrasi adalah sesuatu yang dirancang untuk mensimulasi sedekat mungkin jenis abrasi tertentu dimana bahan akan digunakan secara in vivo. Meskipun demikian, pengujian keausan secara in vitro tidak selalu memprediksi keausan in vivo secara akurat karena besarnya kerumitan di bidang klinis. Pengikisan email oleh keramik dan bahan restorasi lainnya telah dketahui. Namun, kekerasan suatu bahan hanyalah satu dari banyak faktor yang mempengaruhi keausan permukaan email yang berkontak dengan bahan. Faktor utama lain termasuk tekanan gigitan, frekuensi pengunyahan, sifat abrasif makanan, komposisi cairan, perubahan temperatur, kekerasan tiap permukaan, sifat fisik bahan, dan ketidakteraturan  permukaan gigi seperti adanya alur (groove), ceruk (pit), atau lingir (ridge) anatomis yang kecil. Pengikisan email gigi yang berlebihan oleh mahkota keramik lawannya cenderung terjadi pada pasien dengan tekanan gigit yang kuat dan permukaan keramik yang kasar. Meskipun klinisi tidak dapat mengendalikan tekanan gigit seorang pasien, mereka dapat memoles permukaan keramik yang aus untuk mengurangi tingkat keausan email yang destruktif.

 

B. Kekentalan

Sampai disini, diskusi mengenai sifat fisik bahan kedokteran gigi terutama dititikberatkan pada sifat bahan padat tersebut yang terpajan berbagai jenis tekanan pada temperatur ruangan atau temperatur mulut. Namun, kebanyakan, bila tidak semua, logam-logam adalah berwujud cair pada tahap-tahap tertentu dalam aplikasinya dibidang kedokteran gigi. lebih jauh lagi, keberhasilan atau kegagalan dari suatu bahan tertentu bergantung pada sifatnya dalam wujud cair sama seperti sifatnya dalam wujud padat. Misalnya seperti semen dan bahan cetak yang mengalami perubahan wujud dari cair ke padat di dalam mulut. Produk gipsum yang digunakan dalam pembentukan model dan ‘die’, serta logam tuang adalah bahan-bahan berbentuk cairan yang menjadi struktur yang padat di luar mulut. Bahan amorf seperti malam dan resin nampaknya padat tetapi sebenarnya cairan yang diinginkan dibawah titik normal mengalir seperti plastik dan mudah dibentuk (irreversible) atau bersifat elastik (reversible) dibawah tekanan rendah. Cara-cara dimana bahan ini berubah bentuk atau mengalir bila dipajankan pada tekanan adalah penting dalam penggunaannya dibidang kedokteran gigi. penelitian perihal karakteristik aliran merupakan dasar dari ilmu reologi.

Meskipun suatu cairan tidak dapat menahan tekanan geser (gaya geser per unit daerah geser), kebanyakan cairan bila dibuat bergerak, menahan gaya beban yang membuatnya bergerak. Ketahanan untk bergerak disebut viscositas atau kekentalan dan dikendalikan gaya friksi internal dalam cairan. Kekentalan adalah ukuran konsistensi suatu cairan beserta ketidakmampuannya untuk mengalir. Cairan dengan kekentalan tinggi mengalir lambat karena viscositasnya yang tinggi. Bahan kedokteran gigi yang mempunyai kekentalan yang berbeda bila digunakan untuk penerapan klinis tertentu. Perbedaan kekentalan ini dikenal oleh asisten dokter gigi, dokter gigi itu sendiri beserta siswa kedokteran gigi yang membandingkan sifat aliran semen ionomer-kaca, yang lebih kental daripada semen fosfat, bila keduanya dicampur dengan tepat sebagai bahan perekat.

Kekentalan dari kebanyakan cairan meningkat cepat dengan meningkatnya temperatur. Kekentalan bergantung pada perubahan wujud sebelumnya dari cairan. Suatu cairan jenis ini yang menjadi kurang kental dan lebih cair di bawah tekanan, disebut tiksotropik. Pasta profilaksis gigi, plaster, semen resin, dan beberapa bahan cetak adalah tiksotropik. Sifat tiksitropik dari bahan-bahan ini menguntungkan karena membuat bahan tidak mengalir  dari sendok cetak sampai dapat diletakkan diatas jaringan mulut, sedang pasta proflaksis tidak mengalir dari mangkuk karet sampai mangkuk berputar terhadap gigi yang akan dibersihkan. Bila bahan-bahan ini diaduk dengan cepat dan kekentalannya diukur, nilai yang lebih rendah diperoleh dibandingkan bila bahan tersebut tidak diapa-apakan.

 

C. Struktur dan Relaksasi Tekanan


Setelah suatu senyawa diubah bentuk secara permanen (deformasi plastik), akan ada tekanan internal yang terjebak. Sebagai contoh, dalam suatu senyawa kristal atom-atom dalam pola ruang geometrik berubah tempat dan sistem tersebut tidak dalam keseimbangan. Hal yang sama berlaku untuk struktur amorf, yaitu beberapa molekul menjadi terlalu berdekatan dan yang lain menjadi terlalu berjauhan setelah senyawa tersebut diubah bentuknya secara permanen.

Diketahui bahwa ternyata situasi tersebut tidaklah stabil. Atom-atom yang berpindah tidak dalam posisi seimbang. Melalui proses difusi wujud padat yang diatur oleh energi termal, atom-atom tersebut perlahan-lahan bergerak kembali ke posisi seimbangnya. Hasilnya adalah suatu perubahan dalam bentuk dan kontur benda padat sebagai manifestasi besar dari pengaturan kembali posisi atom atau molekul. Bahan tersebut melengkung atau distorsi. Dilepaskannya tekanan dikenal sebagai relaksasi.

Kecepatan relaksasi meningkat dengan meningkatnya temperatur. Misalnya bila suatu kawat ditekuk, kawat tersebut cenderung mejadi lurus kembali bila dipanaskan sampai temperatur tinggi. Pada temperatur kamar, relaksasi atau difusi seperti itu mungkin diabaikan, namun sebaliknya, ada beberapa bahan kedokteran gigi bukan kristal seperti malam, resin dan gel, yang ketika dimanipulasi dan didinginkan kemudian dapat mengalami relaksasi (distorsi) pada temperatur yang meningkat, karena perubahan dimensi akibat relaksasi mungkin meghasilkan ketidaktepatan piranti kedokteran gigi.

 

D. ‘Creep’ dan Aliran

Para ahli teknik yang merancang struktur-struktur untuk menahan tekanan dan temperatur tinggi harus menghadapi sifat reologi (atau aliran) dari bahan padat. Bila suatu logam dipanaskan pada temperatur mendekati titik leburnya dan dipajankan terhadap tekanan konstan, geseran yang dihasilkan akan meningkat sebanding dengan fungsi waktu. Creep didefinisikan sebagai geseran plastik yang bergantung waktu dari suatu bahan dibawah muatan statis atau tekanan konstan. Fenomena yang berhubungan dengan kelengkungan adalah potensi perubahan bentuk dari struktur logam mahkota jembatan panjang pada temperatur pembakaran porselen dibawah pengaruh massa gigi tiruan. Untuk ketebalan tertentu, massa mahkota tiruan yang lebih tinggi biasanya mengalami tekanan fleksural yang lebih besar, jadi lebih besar fleksural creepnya. Aliran logam biasanya terjadi begitu temperatur mendekati beberapa ratus derajat dari kisaran temperatur lebur. Logam yang digunakan dalam kedokteran gigi untuk restorasi tuang atau substrat untuk vinir porselen mempunyai titik lebur yang sedikit lebih tinggi daripada temperatur mulut dan karenanya tidak rentan terhadap deformasi ‘creep’ kecuali bila dipanaskan sampai temperatur yang amat tinggi.pengecualian yang paling penting adalah amalgam kedokteran gigi yang memiliki komponen dengan titik lebur hanya sedikit diatas temperatur ruangan. Karena kisaran leburnya rendah, amalgam kedokteran gigi dapat mengalir perlahanpada daerah gigi yang direstorasi, dibawah tekanan periodik yang dipertahankan seperti yang terjadi pada pasien yang mempunyai kebiasaan clenching. Karena creep menyebabkan deformasi plastik terus-menerus, proses tersebut dapat merusak bahan restorasi.

Istilah yang hampir sinonim adalah aliran. Diingatkan kembali bahwa aliran digunakan dalam diskusi sifat reologi dari cairan dan sekarang diterapkan pada bahan amorf yang tidak mengherankan bila kita mempertimbangkan strukturnya. Silly putty adalah contoh yang baik untuk substansi tesebut. Bahan tersebut patah pada tingkat regangan yang cepat, namun bila ditempatkan sebagai suatu bulatan pada meja dan dibiarkan beberapa waktu bahan tersebut akan menjadi gepeng karena beratnya sendiri.

Istilah ‘aliran’ bukan ‘creep’, umumnya digunakan dalam kedokteran gigi untuk menggambarkan reologi dalam bahan amorf seperti malam. Aliran dari malam adalah ukuran dari kemampuannya untuk berubah bentuk dibawah muatan statis yang kecil, bahkan dihubungkan dengan massanya sendiri. Meskipun creep atau aliran dapat diukur dibawah berbagai jenis tekanan, kompresi biasanya digunakan dalam pengujian bahan kedokteran gigi. sebuah silinder dengan ukuran tertentu dipajankan terhadap tekanan kompresif tertentu untuk waktu dan temperatur tertentu. Creep atau aliran diukur sebagai persentasi pemendekan yang terjadi dengan kondisi pengujian ini. Creep adalah pertimbangan penting bagi bahan kedokteran gigi apapun, yang harus dipertahankan pada temperatur yang mendekati  titik leleh untuk periode yang diperpanjang.

 

E. Warna dan Persepsi Warna

Bagian selanjutnya membahas sifat-sifat yang diperlukan agar suatu bahan dapat merestorasi fungsi dari jaringan asli yang rusak atau hilang. Tujuan lain dari perawatan gigi yang juga penting adalah merestorasi warna dan penampilan gigi asli. Pertimbangan estetik dalam kedokteran gigi restoratif dan prostetik dianggap menduduki prioritas tinggi dalam beberapa dekade terakhir ini. Sebagai contoh, pencarian bahan restorasi untuk tujuan umum yang ideal, bahan pengisi langsung dan bahan restorasi sewarna gigi adalah suatu tantangan dalam berbagai penelitian bahan kedokteran gigi akhir-akhir ini.

Karena dentistri estetika sangat mementingkan kemampuan artistik dokter gigi dan teknisi, pengetahuan mengenai prinsip ilmu yang mendasari bahan kedokteran gigi adalah penting. Itu khususnya berlaku untuk restorasi yang makin populer yang melibatkan bahan keramik.

Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dapat terdeteksi oleh mata manusia. Mata sensitif terhadap panjang gelombang lebih kurang 400 (ungu) sampai 700 nm (merah gelap). Intensitas cahay yang dipantulkan dan kombinasi intensitas panjang gelombang yang ada pada pancaran cahaya menentukan sifat penampilan (corak, nilai dan kroma). Agar suatu obyek dapat dilihat, obyek harus memantulkan atau meneruskan cahaya yang diterimanya dari sumber dari luar. Hal yang terakhir merupakan obyek yang menarik dalam bidang kedokteran gigi. Cahaya yang ada biasanya plikromatik, yaitu beberapa campuran dari berbagai panjang gelombang. Cahaya yang ada diserap atau dihamburkan secara selektif atau keduanya, pada panjang gelombang tertentu. Distribusi spektrum dan cahaya yang dipantulkan atau diteruskan mempunyai cahaya yang terlihat, meskipun panjang gelombang tertentu menjadi kurang besarnya.

Fenomena penglihatan dan istilah tertentu dapat digambarkan dengan mempertimbangkan respons mata manusia terhadap cahaya yang datang dari suatu obyek. Cahaya dari suatu obyek yang diterima mata difokuskan pada retina dan diubah menjadi impuls saraf yang diteruskan ke otak. Sel yang berbentuk konus pada retina mata bertanggungjawab atas penglihatan mata. Sel-sel ini memiliki ambang intensitas yang diperlukan untuk melihat warna dan juga menunjukkan suatu kurva respons yang berhubungan dengan panjang gelombang cahaya yang ada. Mata paling sensitif pada daerah hijau-kuning (panjang gelombang 550 nm), dan paling tidak sensitif pada kedua nilai ekstrem, yaitu merah atau biru.

Karena respons saraf menyangkut penglihatan warna, stimulasi terus-menerus dari suatu warna bisa menyebabkan kelelahan warna dan penurunan respons mata. Sinyal dari retina direspons oleh otak untuk menghasilkan persepsi warna psiko-fisiologis. Defek pada bagian tertentu dari reseptor penerima warna menyebabkan kebutaan warna yang berbeda-beda, jadi manusia bervariasi kemampuannya dalam membedakan warna. Dalam pengertian ilmiah, seseorang mungkin menyamakan mata manusia normal dengan kalorimeter yang amat sensitif terhadap perbedaan warna, yaitu suatu instrumen ilmiah yang mengukur intensitas dan panjang gelombang cahaya. Meskipun kalorimeter lebih tajam dari mata manusia dalam mengukur sedikit perbedaan warna pada obyek berwarna, hal ini dapat menjadi tidak akurat bila digunakan pada permukaan kasar atau melengkung. Mata dapat membedakan antara warna yang terlihat berdampingan pada permukaan halus atau tidak teratur, baik melengkung ataupun datar.

Tiga Dimensi Warna. Penggambaran verbal warna tidak cukup tepat untuk menggambarkan penampilan gigi. untuk menggambarkan warna ungu kecoklatan yang disebut puce, kamus New International Webster, edisi ketiga mendefinisikan kata tersebut sebagai merah tua yang lebih kuning dan kurang pekat dari buah cranberry, lebih pucat dan sedikit lebih kuning dari dari rata-rata batu garnet, lebih biru kurang pekat, dan sedikit lebih muda dari buah delima, dan lebih biru serta lebih pucat dari rata-rata anggur. Definisi ini terlalu rumit bila digunakan untuk mengambarkan warna yang diinginkan dari suatu mahkota gigi tiruan bagi teknisi laboratorium. Jadi penggambaran tertulis tidak selalu secara jelas dan nyata dan memungkinkan seseorang untuk mengerti warna yang dimaksud. Untuk menggambarkan secara akurat persepsi kita terhadap suatu cahaya yang dipantulkan dari permukaan gigiatau restorasi, ada 3 variabel yang harus diukur. Secara kuantitatif warna dan penampilan harus digambarkan dalam 3 dimensi ruang warna dengan mengukur corak, nilai dan kroma. Corak digambarkan sebagai warna dominan dari suatu obyek, misalnya merah, hijau, atau biru. Ini mengacu pada panjang gelombang dominan yang ada didistribusi spektrum. Kelanjutan dari corak ini menciptakan warna penuh.

Untuk obyek yang mendifusikan cahaya dan memantulkan cahaya seperti gigi atau mahkota gigi tiruan, atau pantulan berkilau, nilai adalag terang atau gelap suatu warna yang dapat diukur diluar corak. Kroma mewakili derajat kejenuhan suatu corak tertentu seperti nilai yang bervariasi dalam arah vertikal, kroma bervariasi dalam arah berputar. Warna dipusat lebih pudar (abu-abu). Dengan kata lain makin tinggi kroma, warna makin tajam. Kroma tidak berdiri sendiri tetapi selalu dihubungkan dengan corak dan nilai.

Dikamar praktik atau laboratorium gigi, penyesuaian warna dikerjakan dengan menggunakan petunjuk warna (shade guide) untuk memilih warna vinir keramik, inlay, atau mahkota tiruan yang akan dibuat oleh teknisi laboratorium.   

 

F. Sifat Termofisika

Konduktivitas Termal. Penyaluran panas melalui senyawa padat biasa terjadi dengan bantuan konduksi. Konduksi panas terjadi melalui interaksi getaran-getaran ruang geometrik dan dengan derakan elektron serta interaksinya dengan atom. Konduktivitas termal adalah pengukuran termofisika mengenai seberapa baik panas disalurkan melalui suatu bahan dengan aliran konduksi. Kecepatan aliran panas melalui suatu struktur adalah sebanding baik terhadap daerah (tegak lurus dengan arah aliran panas) melalui mana panas tersebut dikonduksikan dan terhadap gradien temperatur sepanjang struktur tersebut. Jadi bila suatu struktur mengandung pori-pori yang cukup banyak, kemamuan daerah untuk melakukan konduksi berkurang dan kecepatan aliran panas berkurang.

Difusi Termal. Nilai difusi termal suatu bahan mengendalikan besarnya waktu perubahan temperatur begitu panas melewati suatu bahan. Besarnya dapat diukur pada saat suatu benda dengan temperatur yang tidak sama mencapai keseimbangan termal. Meskipun konduktor termal dari Oksida Seng-Eugenol sedikit lebih rendah daripada dentin, difusinya lebih dari 2 kali yang dimiliki dentin. Akar pangkat dua dari difusi termal adalah proporsi tidak langsung dari kemampuan isolator, sedang ketebalan dari basis semen adalah langsung berhubungan dengan kemampuannya sebagai isolator. Jadi, ketebalan pelapik (linear) adalah faktor  isolasi termal yang lebih penting daripada difusi termal.

Koefisien Ekspansi Termal. Sifat termal yang terkadang penting bagi dokter gigi adalah koefisien ekspansi termal linier yang didefinisikan sebagai perubahan panjang per unit panjang asal suatu benda bila temperatur dinaikkan 10C. Restorasi gigi mungkin mengalami ekspansi atau kontraksi yang lebih besar daripada gigi asli selama ada perubahan temperatur, jadi restorasi mungkin bocor atau terlepas ikatannya dari gigi. koefiesien ekspansi yang tinggi dari malam inlay juga penting karena bahan tersebut amat rentan terhadap perubahan temperatur. Misalnya, pola malam yang akurat, cocok dengan gigi yang telah dipreparasi, berkontraksi nyata bila diangkat dari gigi atau dari suatu die pada suasana asam dan kemudian disimpan pada suasana yag lebih dingin. Perubahan dimensi ini terjadi pula pada restorasi tuang yang dibuat dengan proses model malam. Sama seperti, elemen gigi tiruan yang disusun pada basis malam dilaboratorium yang cukup panas, mungkin berubah posisinya dalam mulut begitu basis gigi tiruan dipindahkan ke ruangan yang lebih dingin sebelum dilakukan proses pembuatan gigi tiruan.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

  1. Phillips. Buku Ajar Ilmu Bahan Kedokteran Gigi 10th ed, Jakarta. EGC, 2003: 27-39

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s