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Proprits physiques des matriaux dentaires

Socit Francophone de Biomatriaux Dentaires

P. MILLET, P. WEISS

Date de cration du document 2009-2010

- Universit Mdicale Virtuelle Francophone -


Table des matires

I Densit, p........................................................................................................................................... 3

II Proprits thermiques.................................................................................................................... 4

II.1 Expansion thermique, a...........................................................................................................4

II.2 Conductivit thermique, K......................................................................................................6

II.3 Diffusivit thermique, Delta.................................................................................................... 7

III Proprits rhologiques ............................................................................................................... 8

III.1 La viscosit.............................................................................................................................. 8

III.2 Comportement rhologique des matriaux .......................................................................10

III.3 La viscolasticit .................................................................................................................. 12

IV Proprits optiques......................................................................................................................16

IV.1 Les quatre niveaux intervenant dans la dtermination de la couleur .............................16

IV.2 Les trois caractristiques de la couleur ............................................................................. 17

IV.2.1 La luminosit ................................................................................................................ 17

IV.2.2 La teinte ........................................................................................................................ 17

IV.2.3 La saturation ................................................................................................................ 18

V Proprits de surface.................................................................................................................... 19

V.1 Mouillabilit et adhsion........................................................................................................19

V.2 Solubilit et sorption.............................................................................................................. 21

VI Annexes.........................................................................................................................................22



OBJECTIFS Dcouvrir les diffrentes proprits physiques.

Comprendre l'importance de ces proprits dans le choix, le comportement, la mise en oeuvre et la prennit des biomatriaux.

INTRODUCTIONLes proprits physiques des matriaux dpendent essentiellement de la nature des atomes dont sont constitus ces matriaux. Parmi ces proprits, nous distinguerons la densit, les proprits thermiques, rhologiques, optiques, les proprits de surface et la solubilit et sorption. Les proprits lectriques et lectrochimiques, comme les proprits mcaniques (ces dernires sont, en fonction des auteurs, comprises parmi ou exclues des proprits physiques) traites dans dautres chapitres de cet ouvrage.

I DENSIT, P

La densit dun matriau est une de ses proprits fondamentales. Selon les publications, lunit indique pour un matriau sera sa masse volumique ou la densit. La masse volumique est un rapport tabli entre la masse dun matriau et son volume et les units seront exprimes en g.cm-3, kg.dm-3 ou en t.m-3. La densit permet de saffranchir de lunit puisquon rapporte la masse volumique dun matriau celle de leau qui par dfinition possde une densit de 1. Cette proprit est rarement prise en compte dans la slection dun matriau en clinique. Il existe une exception notable pour limportance de la densit lors du choix dun alliage pour les prothses de grande tendue, tout particulirement en ce qui concerne une prothse amovible complte maxillaire infrastructure mtallique. Un poids final trop lev de la pice prothtique pourra jouer dans ce dernier cas un rle nfaste dans la recherche de la stabilit prothtique. Le tableau 1 est une simplification des densits de quelques matriaux destin faciliter la mmorisation de lordre de grandeur des diffrents composants habituels des prothses amovibles et des alliages utiliss en prothse fixe :

Tableau 1 : Ordre de grandeur de densit des composants dune prothse amovible

Densit Matriau

1 Rsine de base ou dents artificielles en rsine

2 Dents artificielles en porcelaine

4 Titane et alliage de titane



8 Alliages non prcieux (CrCo et NiCr)

12 Alliages prcieux base palladium

16 Alliages prcieux base or

Ainsi, le poids final dune prothse complte maxillaire avec une infrastructure titane est sensiblement identique, voire infrieur celui dune prothse base rsine. La densit plus faible de la rsine est contrebalance par la ncessit dpaissir le palais pour assurer la rsistance dans le temps de la prothse. La plaque titane pse environ une dizaine de grammes contre vingt grammes pour une plaque en chrome-cobalt et plus de quarante grammes pour un palais en alliage prcieux (paisseur majore dans ce dernier cas pour amliorer les qualits mcaniques). La densit joue galement un rle dans la slection de la technique de coule des alliages. Les alliages faible densit ncessitent des systmes dinjection plus complexes, soit trs haute vitesse de haute centrifugation soit trs haute pression. Ce point sera abord dans le chapitre sur les mtaux et alliages dentaires. Il faut enfin noter une densit particulire : celle du mercure, un mtal liquide, dont la densit est de 13,6, soit 1,36 kilogramme pour un dcilitre. Un flacon de ce matriau, qui ne devrait plus aujourdhui se trouver dans un cabinet dentaire, doit tre manipul avec prcaution.

II PROPRITS THERMIQUES

Les proprits thermiques du matriau interviennent deux niveaux. Dune part, sur le comportement du biomatriau en bouche, mme si les variations de temprature buccales semblent relativement limites, et dautre part, lors de llaboration dune prothse o les conditions thermiques seront plus leves.

II.1 EXPANSION THERMIQUE, A

A proximit du 0 absolu, les atomes sont immobiles. Lorsque la temprature slve, cet apport dnergie est transmis aux atomes sous forme dnergie cintique. Lagitation atomique qui en rsulte entrane un loignement des atomes les uns par rapport aux autres. Ceci se traduit macroscopiquement par une dilatation du corps.Cette dilatation, lorsque la temprature dlve, ou contraction lorsque celle-ci sabaisse est mesurable exprimentalement. Elle est exprime par le coefficient dexpansion thermique (CET) li la nature du corps tudi.Pour un matriau isotrope, cest dire possdant un comportement identique dans toutes



les directions de lespace, nous pouvons exprimer ce coefficient par la formule suivante ; Coefficient dExpansion Thermique linaire : = Lfinale_Loriginale / Loriginale x c = L / Lo x C La consquence immdiate de lexistence de coefficients dexpansion thermique diffrents entre matriaux est le risque prsent par lassociation en bouche ou au laboratoire de ces matriaux.Les obturations en bouche doivent idalement suivre le CET de la dent ou leur liaison aux structures dentaires doit tre suffisante pour compenser une ventuelle diffrence de coefficient. Dans le tableau 2, les coefficients de diffrents matriaux dobturation sont rapprochs de ceux des structures dentaires.

Tableau 2 : Coefficient d'expansion thermiques des matriaux d'obturation et de la dent

Matriau CET (10-6.C-1)

Amalgame dargent 20,0 30,0

Composite 30,0 40,0

Rsine acrylique 90,0

Porcelaine feldspathique 6,0 8,0

Ciment ionomre de verre 10,0

Sealant 70,0 100,0

Email 11,4

Dentine 8,0

Le comportement de ces matriaux peut tre, au cours de lalimentation (avec de faibles variations de temprature mais rptes dans le temps), lorigine dun phnomne de percolation au niveau du joint obturation/dent. Dans la technique cramo-mtallique, il convient dharmoniser les coefficients dexpansion thermique de la cramique avec celui du substrat mtallique. Ceci seffectue en augmentant le coefficient de la cramique feldspathique de 6 8 10-6.C-1 jusqu une valeur comprise



entre 13 et 15 10-6.C-1 pour les harmoniser aux coefficients des alliages cramiser (alliages NiCr, CrCo, prcieux base Or ou base Pd). Le dveloppement en odontologie du titane dont le coefficient de dilatation (9,0 10-6.C-1) est infrieur celui des autres alliages dentaires a conduit les fabricants crer de nouvelles poudres cramiques. Cette harmonisation entre substrat et revtement permet dviter le dcollement ou la fissuration de la cramique lors du refroidissement en fin de cycle de cuisson (de 600 900C selon les cramiques jusqu retour temprature ambiante).

II.2 CONDUCTIVIT THERMIQUE, K

C' est la quantit de chaleur value en calorie par seconde passant travers un corps dun centimtre dpaisseur de section de 1 cm2 lorsque la diffrence de temprature entre la face chaude et la face froide est de 1C. Lunit retrouve dans toute la littrature odontologique est bien la calorie par centimtre, par seconde et par degr (cal. cm-1.s-1.C-1). Lunit du systme internationale (W. m-1. K-1) nest que trs rarement utilise. Lorgane pulpaire ne supporte pas dlvation de temprature excessive. Celle-ci se traduit dans un premier temps par une douleur, puis par des lsions irrversibles de cet organe. Heureusement, les structures dentaires, par leur faible conductivit thermique, permettent damortir ces variations de temprature. Cependant, lorsquune obturation mtallique comme un amalgame dargent ou un inlay en or a t ralis, la quantit de chaleur transfre peut devenir rapidement douloureuse et destructrice. Le tableau 3 prsente quelques valeurs pour des matriaux dodontologie restauratrice.

Tableau 3 : Conductivit thermique des matriaux d'obturation et de la dent

Matriau Conductivit thermique K (cal. cm-1.s-1.C-1)

Email 2,2

Dentine 1,4

Amalgame 54,0

Alliage Au-Ag-Pd 300,0

Hydroxyde de calcium 1,4

Ciment ionomre de verre 1,5

Composite 2,6



Lorsquune obturation sur une dent pulpe est ralise avec un matriau mtallique, il convient dvaluer la hauteur du plafond de dentine sparant lobturation de la chambre pulpaire. Quand cette paisseur apparatra rduite, soit infrieure deux millimtres, il conviendra de procder la mise en place dun matriau de base servant disolant thermique, comme un ciment ionomre de verre.

II.3 DIFFUSIVIT THERMIQUE, DELTA

La diffusivit thermique exprime l'aptitude d'un corps transmettre la chaleur. Plus la chaleur met un temps lev traverser un corps et plus sa diffusivit est faible. Elle est en fait le rapport entre la conductivit thermique dun corps et sa chaleur spcifique (Cp, quantit de chaleur ncessaire pour lever une masse donne dun matriau de 1 degr). = K/CpK = conductivit thermiqueCp = chaleur spcifique = densitCette proprit nous permet de comprendre la vitesse laquelle la temprature en profondeur dune obturation ou dun lment prothtique rejoindra la temprature de surface. Figure 1 : Diffusivit thermique de diffrents matriaux dentaires (, mm2/S)

Ainsi, grce la connaissance de cette proprit, nous pouvons prvoir et comprendre les sensations de chaud et/ou de froid et valuer les risques de choc thermique avec certains matriaux dobturation. Un fond de cavit en ciment verre ionomre permet de limiter ce risque sous une obturation mtallique.



III PROPRITS RHOLOGIQUES

La rhologie est une branche de la physique qui tudie lcoulement ou la dformation des corps sous leffet des contraintes qui leur sont appliques, compte tenu de la vitesse dapplication de ces contraintes ou plus gnralement de leur variation au cours du temps.

III.1 LA VISCOSIT

La viscosit est dfinie comme la rsistance lcoulement dun liquide. Beaucoup de matriaux utiliss par les dentistes passent de ltat liquide ltat solide dans la bouche du patient. Leurs proprits ltat liquide sont importantes connatre afin dajuster leur comportement leur application. Sous linfluence de forces faibles, comme celle de la gravit, certains matriaux vont pouvoir scouler : ce sont les liquides. La gravit a permis de rompre les forces liant les molcules. Ces mmes forces se rtablissent ensuite lorsque le systme sera nouveau en quilibre. Parfois lcoulement est trs facile car les forces sont extrmement faibles (leau, le mercure, lalcool). Si ces forces sont plus importantes et plus nombreuses, alors lcoulement devient plus lent et la viscosit du liquide est plus leve. Daprs la thorie des coulements laminaires, les liquides sont considrs comme un empilement de couches de liquides. Chaque couche est anime dun mouvement relatif par rapport la couche voisine. Des forces de frottement F tangentielles apparaissent et sont appeles forces de cisaillement. Par dfinition, la viscosit dynamique ou apparente est le rapport entre la contrainte de cisaillement sur le taux de cisaillement. Le systme le plus courant fait appel la rotation dun cylindre (principe de Searle) dans le liquide dont on souhaite valuer la viscosit. Il est possible de rguler soit le taux de cisaillement, soit dimposer la contrainte de cisaillement.

Figure 2 : Schma du principe de la mesure de la viscosit



Dans le figure 2, une plaque se dplace tangentiellement la surface dun liquide de hauteur h selon une force applique F. Son dplacement, consquence de lapplication de F, est de L. La surface dapplication de la force correspond laire de la plaque A. La contrainte de cisaillement est donne par la formule : = F/A F tant la force applique tangentiellement la surface du matriau (en Newton) A tant la surface dapplication (en m2) est alors exprim en Pa Nous pouvons calculer la dformation : = L / h L est le dplacement (en m) h est la hauteur du liquide (en m) y est la dformation (sans unit) Le taux de cisaillement est la dformation rapporte au temps : . y = / t

La viscosit dynamique est donc tablie par la formule : = / . y = contrainte de cisaillement / taux de cisaillement Lunit internationale est le Pascal-seconde, Pa.s. Quelques exemples de viscosits sont donns dans le tableau 4.



Tableau 4 : Exemples de viscosit

Substance Viscosit limite 20C en milliPascal seconde (mPas)

Eau 1

Lait 5-10

Huile d'olive

100

Huile de machine

1000

Miel 10 000

Bitume 100 000 000

Comme le montre ces exemples, la variation de la viscosit varie par puissance de 10.

III.2 COMPORTEMENT RHOLOGIQUE DES MATRIAUX

Un corps Newtonien (Figure 1) est un liquide qui prsente une viscosit constante (quelque soit vitesse de cisaillement ou la contrainte applique). Leau est un corps newtonien.Un corps non Newtonien est un liquide dont la viscosit mesure est apparente car elle dpend de la vitesse de cisaillement ou de la contrainte applique. Une autre expression des caractristiques rhologiques dun liquide est obtenue par la formule : Contrainte de cisaillement = K(taux de cisaillement)n o K et n sont des constantes ( temprature et pression fixes) Si n est gal 1, alors la contrainte de cisaillement est directement proportionnelle au taux de cisaillement. Dans ce cas, la viscosit est constante. Le liquide possde alors un comportement Newtonien.



Figure 3 : Courbes de comportement de diffrents liquides

Les fluides rhofluidifiants ou pseudoplastiques ont une viscosit qui diminue si la contrainte ou si la vitesse de cisaillement augmente. Les suspensions de particules asymtriques ont souvent ce comportement : plus on cisaille vite, plus ces particules sorientent dans le sens de lcoulement et leurs interactions de frottement diminuent. Cest le cas du sang, des polymres liquides longue chane (figure 3). A linverse, les liquides rhopaississants ou dilatants prsentent une viscosit qui augmente si la vitesse ou la contrainte de cisaillement augmente. Certains amidons dans leau prsentent ce comportement. Les liquides plastiques ne scoulent qu partir dune certaine contrainte appele seuil dcoulement. Ils sont caractriss par une contrainte de cisaillement seuil c en dessous de laquelle lcoulement nest pas possible. Autrement dit, lorsquils sont soumis une contrainte trs faible, leur viscosit est tellement forte quils ne peuvent pas scouler spontanment une chelle de temps acceptable pour lobservateur. Une pte dentifrice prsente ce type de comportement car il ne scoule pas spontanment. Cest la contrainte de brossage qui lui permet de scouler. Un fluide est thixotrope si sa viscosit, vitesse de cisaillement constante, diminue au cours du temps condition que ce phnomne soit rversible. Si le phnomne nest pas rversible, cest une modification de structure qui est la cause de la baisse de la viscosit en fonction du temps. Parmi les matriaux application dentaire, nous pouvons citer les ciments eugnate de zinc et les lastomres polythers. Afin de comparer ces corps entre eux on mesure la viscosit limite vers une vitesse de



cisaillement nulle. En effet la plupart des liquides prsentent un comportement newtonien aux faibles vitesses de cisaillement (Figure 4).

Figure 4 : Mesures de la viscosit de polysaccharides de diffrentes masses molculaires en solution aqueuse 3 % en masse.

Mesures de la viscosit en fonction de la vitesse de cisaillement, ralises laide dun Rhomtre Haake RS

300.

III.3 LA VISCOLASTICIT

De nombreux matriaux ont un comportement intermdiaire entre solide et liquide. Pour la plupart des solides, la relation entre contrainte et dformation est indpendante du temps. La dformation est quasi instantane lapplication de la force. Quelque soit le temps dapplication de celle-ci, linstant o elle cesse dagir, le retour est immdiat et complet. Ceci est un comportement lastique. Un corps visqueux prsente le comportement dun liquide car il prsente une dformation permanente sous contrainte. Lnergie du systme est dissipe. On le caractrise laide dun rhomtre. Un corps lastique est un solide, il se dforme proportionnellement la contrainte qui lui est appliqu. La dformation lastique est instantane et rcuprable. Lnergie du systme est conserve. On le caractrise par ses proprits mcaniques en traction, compression. Un certain nombre de corps sont viscolastiques car ils prsentent des proprits visqueuses et lastiques. On les reprsente par des associations en srie ou en parallle de ressort (proprits lastiques, figure 5) ou damortisseurs (proprits visqueuses, figure 6).



Figure 5 : Comportement lastique

Figure 6 : Comportement plastique

Si, avec un matriau au comportement purement lastique, la dformation est instantane et immdiate, comme la rcupration, en revanche avec un matriau plastique, la dformation est progressive et lente aprs la mise en charge. Avec larrt de la mise en charge, on observe une conservation de la dformation. Lexemple le plus parlant est celui de la pte modeler qui conserve lempreinte dun doigt.

La viscolasticit est une combinaison des deux phnomnes et peut tre explique simplement par deux modles : Le modle de Maxwell, ressort et amortisseur en srie, reprsente le comportement d'un matriau viscolastique liquide. Il possde un comportement totalement lastique sous un effort brutal (un choc par exemple) et prsente une dformation rsiduelle permanente aprs arrt de la contrainte.



Le modle de Kelvin-Voigt, ressort et amortisseur en parallle (Figure 7), reprsente le comportement d'un matriau viscolastique solide ne possdant aucune lasticit instantane. Sous une dformation brutale, les contraintes deviennent infinies. Aprs arrt de la contrainte le matriau retrouve sa dimension initiale.

Figure 7 : comportement viscolastique avec mise en parallle dun ressort et dun amortisseur

Ce sont les lastomres aprs polymrisation qui, dans le domaine de lodontologie, sont les plus reprsentatifs du comportement viscolastique. Les macromolcules, freines par leur encombrement et les liaisons secondaires quelles ont tablies entre elles ralentissent la dformation lors de la mise en charge (lors du franchissement dune contre-dpouille, par exemple). Elles retourneront leur tat dorigine aprs la fin de la sollicitation mcanique. Le modle de la figure 7 est cependant trop simple. En ralit, le mcanisme est plus complexe et il est mieux dcrit dans la figure 8.

Figure 8 : Modle viscolastique avec dformation permanente



Le modle de la figure 8 permet de comprendre les dformations que vont subir les matriaux empreintes lastiques types silicones, polysulfures ou polythers lors de leur dsinsertion aprs prise, en prsence de contre-dpouille. Lorsque lon franchit cette contre-dpouille, le matriau se dforme immdiatement, avec un comportement apparemment lastique (temps 1). Comme le franchissement de la contre-dpouille est parfois difficile et prend un temps certain, le comportement viscolastique se manifeste, avec un dplacement des deux amortisseurs du schma, correspondant la rorientation des macromolcules du polymre : elles sorientent progressivement paralllement les unes par rapport aux autres (temps 2). Ds linstant o la contre-dpouille est franchie, nous observons une rcupration immdiate mais partielle. Lempreinte semble avoir globalement repris sa forme correcte, mais il demeure toujours une dformation des macromolcules qui mettront plus de temps rcuprer un tat thermodynamique plus stable en se repliant sur elles-mmes. La rcupration nest pas totale car certaines des macromolcules ne retrouvent pas leur forme originelle. Cette dformation est dfinitive : cest la dformation permanente. De ltude de ce modle, il convient de retenir essentiellement deux lments pour amliorer la prcision dimensionnelle du modle issu dune empreinte ralise avec un lastomre :Il est ncessaire dattendre quelques minutes pour obtenir la rcupration diffre, entre le temps deux et trois. Couler trop rapidement cette empreinte aprs dsinsertion conduit enregistrer la distorsion des macromolcules avant que la rcupration ne puisse se produire.Le temps de franchissement de la contre-dpouille, donc le temps total de dsinsertion de lempreinte doit tre le plus bref possible afin de limiter au maximum les dformations viscolastiques visqueux qui majorent la dformation permanente. On peut galement mesurer le comportement viscolastiques de corps par des mesures mcaniques en fonction du temps :

La relaxation : On peut tudier la rponse dun corps lastique, visqueux ou viscolastique. On dtermine alors une relation entre la dformation impose et la contrainte qui en rsulte en fonction du temps. Cette relation est dite fonction de relaxation et est note G(t) pour une dformation de cisaillement.

Le fluage consiste tudier la rponse en dformation en fonction du temps de fluides viscolastiques ou de solides viscolastiques lapplication dune contrainte. La rponse est dite fonction de fluage J(t).

Il est possible de distinguer deux comportements viscolastiques diffrents :

Un solide viscolastique montre une contrainte qui relaxe partiellement dans les premiers instants puis se stabilise. Cette stabilisation est caractristique du solide.



Un liquide viscolastique montre une relaxation totale de la contrainte. Le caractre liquide s'affiche dans le fait que la relaxation est totale. le liquide viscolastique prsente un coulement (il n'y a pas de stabilisation de la dformation sous charge, ce qui caractrise un liquide). On parle de fluage visqueux. On ne retrouve pas la dimension originale de lobjet. Il y a une dformation permanente rsiduelle caractristique des liquides.

Un grand nombre de corps comme les polymres ont un comportement mixte, solide et liquide qui est souvent li ltat physique ou chimique de la matire. Un monomre qui polymrise puis rticule passe de ltat liquide visqueux liquide viscolastique puis solide viscolastique avant dtre parfaitement lastique. Ces comportements dpendent galement de la temprature. Ces diffrentes proprits ne sont pas cliniquement visibles lors de la prise des matriaux. Il faut bien en connatre le fonctionnement physico-chimique afin dvaluer leur comportement clinique et dviter les erreurs.

IV PROPRITS OPTIQUES

Le choix de la couleur a une importance majeure dans la russite dun traitement en odontologie, particulirement lorsquil implique la fois le chirurgien-dentiste lui-mme et son prothsiste qui doit indirectement interprter sa description. Pendant toute la dure de notre exercice, nous essayons d raliser des restaurations qui ne devront pas se distinguer de la dent naturelle. Pour aider le praticien tablir son choix, les fabricants proposent des teintiers dont lutilisation est plus ou moins simple, en fonction de leur agencement et de leur progressivit. Aujourdhui, nous commenons disposer de quelques appareils lectroniques bass sur la colorimtrie pour aider dterminer une couleur.

IV.1 LES QUATRE NIVEAUX INTERVENANT DANS LA DTERMINATION DE LA COULEUR

La nature de la source lumineuse est le premier de ces niveaux. Il faut une source lumineuse adapte, en intensit et en nature. Dans la pnombre, nous pouvons distinguer la forme dun objet, mais nous ne pouvons en dterminer la teinte exacte. Un clairage bleu ou un clairage rouge modifie compltement la dtermination de cette teinte. Cela nous paratrait ridicule de choisir une teinte avec un tel clairage. Pourtant, il en est de mme avec un clairage par lampe incandescence ou un tube au non, leur nature est trs diffrente et modifie insidieusement notre choix de couleur par rapport un choix effectu en lumire du jour. Le second niveau est lobjet observ. Il peut tre extrmement complexe associant plusieurs



couleurs, sa transparence et son tat de surface qui perturberont le choix. La lumire rflchie ou transmise par lobjet vers le capteur, lil, dpend de la nature de la source. Lil est le troisime niveau. Il capte par ses cellules sensorielles, les btonnets et les cnes, une partie limite des photons. Cest le spectre visible. Il transmet les informations vers le centre de la vision, au niveau du cortex occipital. Le quatrime et dernier niveau correspond ce cortex occipital o les informations transmises vont tre recueillies et analyses. Des anomalies peuvent exister et si elles sont systmatiquement recherches dans certaines professions, comme les spcialistes en audiovisuel, elles ne le sont pas chez le dentiste. Les dyschromatopsies partielles (le daltonisme) est une perturbation de la vision des couleurs. La plus courante tant la confusion des teintes vertes et rouges, moins frquente, la confusion du bleu et du jaune. Enfin, certains sujets ne distinguent aucune couleur, juste des niveaux de gris : il sagit de lachromatopsie. Mais en dehors de ces affections, il faut savoir que la vision a t duque depuis lenfance et que le cerveau complte et interprte les images en leur donnant un sens. Chacun aura donc une vision subjective et son interprtation personnelle. Il est donc ncessaire de sentraner identifier les teintes.

IV.2 LES TROIS CARACTRISTIQUES DE LA COULEUR

IV.2.1 La luminosit

(syn. : brillance, luminance ou valeur, terme anglais value ) La luminosit correspond la quantit de lumire rflchie. Si tout le spectre de la lumire du jour est rflchi, lobjet observ est blanc. Si rien nest rflchi, lobjet est noir. Dans cet intervalle, en fonction de la quantit de lumire lobjet apparat plus ou moins gris. La difficult dans le choix de la luminosit est de faire abstraction de la teinte et de la saturation en teinte. Les cellules spcialises dans la luminosit sont les btonnets.

IV.2.2 La teinte

(syn. : tonalit chromatique, chromaticit, ton, terme anglais hue ) Cette teinte est exclusivement lie la longueur donde dominante de la lumire rflchie. Elle fait partie du spectre visible (figure 9).



Figure 9 : Rayonnement lectromagntique et spectre visible

La limite du spectre visible varie dun individu lautre, les extrmes pourraient tre de 380 nanomtres 800 nanomtres. Lultraviolet et linfrarouge ne sont pas visibles. Les 6 ou 7 couleurs habituellement rpertories sont : violet (et indigo)[380-450nm], bleu [450-490nm], vert [490-560nm], jaune [560-590nm], orange [590-630nm], rouge [630-800nm]. La limite bleu-vert-indigo est difficilement discernable. En ralit, la variation de teinte est continue et cette distinction est totalement arbitraire.Lil (cnes) est plus sensible dans lintervalle vert-jaune et moins sensible partir du rouge et du bleu.

IV.2.3 La saturation

(syn. : intensit, densit de couleur, en anglais chroma ) Cest la quantit de la teinte dans le matriau. Pour diluer une teinte, il suffit dy ajouter du blanc. La couleur est donc lassociation de ces trois caractristiques : la luminosit, la teinte et la saturation. Il convient donc de distinguer couleur et teinte, employes habituellement lune pour lautre dans le langage courant. Deux systmes sont utiliss pour classer ces couleurs. Le plus ancien est le systme de Munsell. Aujourdhui, on utilise le systme L*a*b* (figure 10).



Figure 10 : Systme L*a*b*

V PROPRITS DE SURFACE

V.1 MOUILLABILIT ET ADHSION

Dans un liquide, chacun des atomes ou chacune des molcules subit des forces dattraction de la part des atomes voisins. Au cur de ce matriau, les forces agissant dans toutes les directions finissent par squilibrer et la rsultante des forces est nulle. En surface, ces atomes ou ces molcules sont attirs tangentiellement la surface ou vers lintrieur du matriau. Ces molcules ne pouvant toutes pntrer lintrieur du matriau, lquilibre, le liquide va rduire au maximum sa surface de contact avec lextrieur. Cette proprit appele nergie de surface, tension superficielle ou nergie d'interface est la tension qui existe la surface de sparation de deux milieux. La forme de la surface du liquide lquilibre dpend de la pesanteur, des forces dattraction dans le liquide et de la pression quexerce le gaz sur ce liquide. Dans le milieu buccal, nous nous trouvons le plus souvent en prsence dune interface beaucoup plus complexe. Il sagit dune interface triple du type solide/liquide/gaz, par exemple, lors de la mise en place dun adhsif sur une surface dentinaire ou lors de linjection en bouche de silicone de basse viscosit sur une prparation.



Au niveau de la jonction solide/liquide/gaz, au point triple, la forme de linterface va tre dtermine par les forces d'attraction au sein du liquide, l'attraction ou la rpulsion de la part du solide (selon la nature de la surface), la pression de lair et la gravit.

Figure 11 : Reprsentation schmatique de diffrents comportements dun liquide sur une surface solide.

Quand il y a mouillabilit partielle, lquilibre entre les trois nergies interfaciales est dcrit par lquation de YOUNG : SV = SL + LV.cos o SV reprsente l'nergie libre de l'interface solide-vapeur o SL reprsente l'nergie libre de l'interface liquide-vapeur o LV reprsente l'nergie libre de l'interface solide-liquide o reprsente langle de contact entre le liquide et le solide

Figure 12 : Reprsentation de YOUNG

Un angle de contact faible, le plus proche de la mouillabilit totale (0), indique que la mouillabilit est bonne. Cette bonne mouillabilit permet la pntration capillaire. Ladhsif pntrera dans les reliefs crs par le mordanage amlaire et dans les tubulis ouverts lors du mordanage total en se plaquant contre les parois. Cette bonne mouillabilit permet au film salivaire de se former entre la muqueuse palatine et la prothse complte, lui permettant dadhrer. loppos, une faible mouillabilit, avec un angle suprieur 90, limite ladhsion. Ceci peut tre recherch pour limiter ladhsion bactrienne.



Pour amliorer lnergie de surface dun matriau vis--vis dun adhsif ou dun liquide (pte crue dune cramique avant cuisson), divers traitements de surface peuvent tre envisags sur les structures prothtiques ou dentaires. Loxydation dun mtal permet daugmenter cette nergie de surface. Augmenter la rugosit est un autre moyen qui consiste augmenter la surface relle dveloppe du matriau. Pour amliorer ltalement des adhsifs qui sont habituellement de nature plutt hydrophobes, les fabricants proposent lutilisation de primers, composs la fois hydrophiles et hydrophobes. Ces primers vont permettre ladhsif de pntrer dans la surface des structures dentaires prpares.

V.2 SOLUBILIT ET SORPTION

Tous les matriaux dentaires sont solubles dans la cavit buccale. Les plus solubles sont les monomres nayant pas rticuls ou certains ciments ionomres de verre. Les matriaux les moins solubles sont les cramiques. Dans des conditions normales, cette solubilit ne peut provoquer de maladie systmique. Cette libration peut cependant provoquer des ractions dirritation locale, des discolorations ou, plus grave, des ractions de type allergique. Il est possible dutiliser cette capacit de faon positive dans le cas des ciments ionomres de verre car ceux-ci sont capables de librer du fluor, participant la protection des structures dentaires. Labsorption est la proprit prsente par des solides et des liquides de fixer certains gaz ou liquides dans la totalit de leur volume. L'adsorption est un phnomne de surface dans lequel les molcules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides. La dsorption est le phnomne de libration de ces molcules fixes par absorption ou adsorption. Par absorption, leau issue de la salive pntre dans les matriaux composites et entrane une augmentation de volume qui contrebalance approximativement la rtraction de prise de ce matriau. Les proprits mcaniques sont abaisses par cette absorption et les rsultats seront trs diffrents selon que les essais mcaniques seront conduits immdiatement aprs polymrisation ou aprs un sjour prolong dans de leau ou de la salive artificielle. Labsorption va dgrader galement les ciments de scellement oxyphosphates de zinc. La dissolution progressive du ciment favorise alors la perte de llment prothtique scell ou une dgradation des structures dentaires par pntration bactrienne dans lespace libr.



VI ANNEXES

BIBLIOGRAPHIE BAILON JP., DORLOT JM. : Des matriaux , 3me d. Montral, Presses

Internationales Polytechnique, 2000.

COUARRAZE G., GROSSIORD JL. : Initiation la rhologie, Lavoisier - tec & doc 1991, Paris, France.

COUSSOT P., GROSSIORD J.-L. : Comprendre la rhologie, EDP sciences 2001, Les Ulis, France.


I Densit, pII Proprits thermiquesII.1 Expansion thermique, aII.2 Conductivit thermique, KII.3 Diffusivit thermique, Delta

III Proprits rhologiques III.1 La viscositIII.2 Comportement rhologique des matriaux III.3 La viscolasticit

IV Proprits optiquesIV.1 Les quatre niveaux intervenant dans la dtermination de la couleur IV.2 Les trois caractristiques de la couleur IV.2.1 La luminosit IV.2.2 La teinte IV.2.3 La saturation

V Proprits de surfaceV.1 Mouillabilit et adhsionV.2 Solubilit et sorption

VI Annexes

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