SIFAT MEKANIK BAHAN KEDOKTERAN GIGI

Sifat mekanis dibatasi oleh hokum-hukum mekanika, yaitu ilmu fisika yang berhubungan dengan tekanan dan energy serta efeknya pada benda. Pembahasan lebih berkisar pada keadaan statik pada keadaan istirahat bukan benda dinamis yang bergerak.
Suatu faktor penting dalam merancang protesa gigi adalah kekuatan yaitu sifat mekanis bahan yang menjamin bahwa gigi tiruan berfungsi secara efektif, aman, dan tahan untuk jangka waktu tertentu. Secara umum, kekuatan mengacu pada kemampuan protesa untuk menahan gaya-gaya yang ada tanpa mengalami patah atau berubah bentuk secara berlebihan.
Sifat mekanik adalah respons yang terukur baik elastik (reversible atau dapat kembali ke bentuk semula bila tekanan dilepaskan) dan plastik ( irreversible atau tidak dapat kembali ke bentuk semula atau tidak elastik), dari bahan bila terkena gaya atau distibusi tekanan. Suatu kategori sifat fisik adalah kelompok sifat mekanis yang nampak paling sering dinyatakan dalam unit tekanan dan tegangan.

TEKANAN DAN REGANGAN
Tekanan adalah gaya per unit daerah yang bekerja pada berjuta-juta atom atau molekul pada bidang tertentu suatu bahan. Kecuali untuk keadaan melengkung tertentu, contoh dengan empat titik tekukan dan bentuk tertentu dari obyek tidak seragam , tekanan umumnya berkurang sebagai suatu fungsi jarak dari daerah gaya atau tekanan yang diaplikasikan.
Suatu tekanan harus didefinisikan menurut jenis dan besarnya. Berdasarkan arah aplikasi gaya, dapat diklasifikasikan 3 jenis tekanan “tekanan” tarikan, kompresi dan geser. Keadaan tekanan kompleks yang dihasilkan oleh gaya melengkung atau mengungkit ada pada tekanan melengkung.
 Tekanan Tarik
Tekanan tarik disebabkan oleh suatu benda yang cenderung meregangkan atau memperpanjang suatu benda. Tekanan tarik selalu disertai dengan regangan tarik. Ada beberapa tekanan tarik murni pada kedokteran gigi dan komponen-komponen tekanan tarik dapat ditemukan bila struktur bersifat lentur meskipun beban kompresi di aplikasikan.
 Tekanan Kompresi
Bila suatu benda ditempatkan dibawah beban yang cenderung menekan atau memendekkannya, ketahanan internal terhadap beban tersebut disebut tekanan kompresi. Untuk menghitung tekanan tarik dan tekanan kompresi, gaya yang diaplikasikan dibagi dengan potongan melintang tegak lurus dengan arah gaya.
 Tekanan Geser
Suatu tekanan geser cenderung menahan pergeseran dari satu bagian suatu benda ke yang lain. Tekanan geser dapat juga dihasilkan dengan gerak memutar atau memilin suatu bahan.
Misalnya bila suatu gaya diaplikasikannya sepanjang permukaan email gigi oleh suatu instrument berujung tajam, sejajar terhadap pertemuan antara email dan braket ortodonsi, braket tersebut bisa juga terlepas karena kegagalan tekanan geser dari bahan perekat resin. Tekanan geser dihitung dengan membagi gaya dengan daerah sejajar terhadap arah gaya.

Regangan dapat bersifat elastik atau plastik atau kombinasi keduanya.
 Regangan elastik, dapat kembali ke bentuk semula ; regangan tersebut menghilang bila gaya dibebaskan.
 Regangan plastik, merupakan deformasi permanen suatu bahan yang tidak dapat kembali ke bentuk semula bila gaya dibebaskan.
Bila suatu komponen protesa seperti lengan cengkeram pada gigi tiruan sebagian di ubah bentuknya melampaui batas elastik masuk ke dalam region deformasi plastik hanya regangan elastik yang dapt hilang ketika gaya dibebaskan. Jadi, bila dilakukan penyesuaian dengan menekuk suatu kawat ortodonsi, tepi dari mahkota tiruan, atau cengkeram gigi tiruan dan kemudian beban gaya dibebaskan, regangan plastis bersifat permanen, tetapi kawat tepi mahkota tiruan atau cengkeram dapat melenting kembali batasan tertentu begitu terdapat regangan elastis.

SIFAT MEKANIS BERDASARKAN PERUBAHAN ELASTIK
Ada beberapa sifat dan parameter mekanis penting yang mengukur sifat deformasi elastik atau reversible bahan kedokteran gigi. Parameter tersebut adalah modulus elastik (Modulus Young atau modulus elastisitas), modulus young dinamik (ditentukan dengan mengukur kecepatan gelombang ultrasonik), modulus geser, fleksibilitas, resilien dan rasio poisson.
Sifat lain yang ditentukan dari tekanan pada ujung daerah elastik dari titik tekanan-regangan dan pada awal daerah deformasi plastik( batas kesetimbangan, batas elastik dan kekuatan luluh).
 Modulus Elastik(Modulus Young atau Modulus Elastisitas)
Istilah modulus elastik menggambarkan kekerasan atau kekakuan relatif dari suatu bahan, yang di ukur dengan lereng miring daerah elastic dari diagram tekanan-regangan.
 Modulus Young Dinamis
Modulus elastik dapat di ukur dengan metode dinamis serta teknik statik yang telah dibahas karena kecepatan suara melalui benda padat dapat di ukur dengan gelombang transuder ultrasonik longitudinal dan transversal serta penerima yang tepat. Berdasarkan pada kecepatan dan kepadatan suatu bahan, modulus elastik dan rasio poisson dapat ditentukan.
Metode penentuan modulus elastik dinamis tidak begitu sulit dibandingkan dengan uji kompresi dan uji tarik konvensional tetapi nilai tersebut seringkali lebih tinggi dibandingkan nilai yang diperoleh dari pengukuran statis.
 Fleksibilitas
Ada keadaan yang membutuhkan regangan atau deformasi yang lebih besar pada tekanan sedang atau kecil. Sebagai contoh, pada piranti ortodonsi sebuah pegas seringkali dibengkokkan cukup jauh dibawah pengaruh tekanan kecil. Pada keadaan tersebut, struktur di anggap fleksibel dan mempunyai sifat fleksibilitas. Fleksibilitas maksimal adalah regangan yang terjadi ketika bahan ditekan sampai batas kesetimbangannya.
 Resilien
Jarak antara atom-atom meningkat, energi internal meningkat. Sejauh tekanan tidak lebih besar dibandingkan batas kesetimbangannya, energi ini disebut resilien. Istilah resilien populernya dihubungkan dengan “kepegasan”, meskipun hal ini berkonotasi lebih luas lagi.
 Rasio Poisson
Bila suatu gaya tarik diaplikasikan pada benda , benda tersebut menjadi lebih panjang dan lebih tipis. Sebaliknya gaya kompresi dapat membuat suatu benda lebih pendek tetapi lebih tebal.
Bila suatu tekanan tarik aksial, Sz pada daerah Z (sumbu panjang vertikal) dari suatu system koordinasi tergak lurus xyz menghasilkan suatu regangan tarik elastik dan menyertai kontraksi elastik pada arah x dan y, rasio dari Ix/ I2 atau Iy/Iz adalah sifat teknis suatu bahan yang disebut Rasio Poisson (n).


SIFAT KELENTURAN
Kekuatan adalah tekanan yang dapat menyebabkan fraktur atau sejumlah deformasi plastik tertentu.
Kekuatan suatu bahan dapat digambarkan dengan satu atau lebih sifat berikut:
1. Batas Kesetimbangan, tekanan yang bila melebihi nilai tersebut tidak lagi seimbang dengan regangan.
2. Batas Elastik, tekanan maksimal yang dapat ditahan suatu bahan sebelum bahan tersebut mengalami deformasi plastik.
3. Kekuatan luluh atau bahan tekanan , tekanan yang dibutuhkan untuk menghasilkan suatu regangan plastik tertentu.
4. Kekuatan tarik puncak, kekuatan geser, kekuatan kompresi dan kekuatan fleksural, masing-masing adalah ukuran tekanan yang diperlukan untuk mematahkan bahan.
Kekuatan bukanlah suatu ukuran dari daya tarik atau antar atom, melainkan suatu ukuran gaya antar-atom bersama-sama pada keseluruhan kawat, silinder, implant, mahkota tiruan, pajak atau struktur apapun yang terkena tekanan.


SIFAT MEKANIS STRUKTUR GIGI
Banyak sifat mekanik dari struktur gigi manusia yang telah di ukur, tetapi nilai yang dilaporkan bervariasi dari satu penelitian ke penelitian lain. Tidak diragukan lagi perbedaan tersebut adalah akibat masalah teknis yang berhubungan dengan persiapan dan pengujian contoh bahan yang cukup kecil, yang pada beberapa situasi mempunyai panjang kurang dari 1 mm.
Sifat tarik struktur gigi juga di ukur. Dentin dianggap lebih kuat terhadap tarikan(50 mPa) dibandingkan email(10 mPa). Meskipun kekuatan kompresi email dan dentin dapat dibandingkan, batas kesetimbangan dan modulus elastisitas email lebih tinggi dibandingkan nilai yang sama untuk dentin. semakin tinggi modulus elastisitas semakin rendah resiliensi dari email dibandingkan dengan dentin.

SIFAT MEKANIK LAINNYA
 Kekerasan
Kekerasan didefinisikan sebagai banyaknya energi deformasi plastik atau elastik yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan dan merupakan ukuran dari ketahanan terhadap fraktur . Kekerasan bergantung pada kekuatan dan kelenturan. Semakin tinggi kekuatan dan semakin tinggi kelenturan, semakin besar kekerasan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa suatu bahan keras umumnya kuat, meskipun suatu bahan yang kuat belum tentu keras.
 Fraktur kekerasan
Kekuatan suatu bahan lentur seperti logam emas dan beberapa komposit bermanfaat dalam menentukan tekanan maksimal yang dapat ditahan oleh suatu restorasi yang terbuat dari bahan tersebut sebelum menjadi deformasi plastis atau fraktur. Untuk bahan rapuh seperti keramik, kedokteran gigi, nilai kekuatan terbatas dalam desain protesa keramik. Fraktur kekerasa adalah suatu sifat mekanik yang menggambarkan ketahanan suatu bahan rapuh terhadap penyebaran goresan dibawah tekanan yang diaplikasikan. Fraktur kekerasan dinyatakan dalam satuan tekanan x akar kuadrat dari panjang retakan, atau Mpa x m ½ atau dalam bentuk MNxm-3/2.
 Kerapuhan
Kerapuhan adalah ketidakmampuan relatif dari suatu bahan untuk menahan deformasi plastik sebelum bahan tersebut menjadi patah. Misalnya, amalgam, keramik dan komposit adalah rapuh pada temperature mulut(5°-55°C). Bahan tersebut menahan sedikit atau tidak sama sekali regangan plastic sebelum patah. Dengan kata lain, suatu bahan rapuh patah pada atau dekat batas kesetimbangan.

Sb:PHILLIPS. BUKU AJAR KEDOKTERAN GIGI.EDISI 10. KENNETH J. ANUSAVIE.