5  -  Propriétés de surface

5 . 1  -  Mouillabilité et adhésion

Dans un liquide, chacun des atomes ou chacune des molécules subit des forces d’attraction de la part des atomes voisins. Au cœur de ce matériau, les forces agissant dans toutes les directions finissent par s’équilibrer et la résultante des forces est nulle. En surface, ces atomes ou ces molécules sont attirés tangentiellement à la surface ou vers l’intérieur du matériau. Ces molécules ne pouvant toutes pénétrer à l’intérieur du matériau, à l’équilibre, le liquide va réduire au maximum sa surface de contact avec l’extérieur. Cette propriété appelée énergie de surface, tension superficielle ou énergie d'interface est la tension qui existe à la surface de séparation de deux milieux. La forme de la surface du liquide à l’équilibre dépend de la pesanteur, des forces d’attraction dans le liquide et de la pression qu’exerce le gaz sur ce liquide.

Dans le milieu buccal, nous nous trouvons le plus souvent en présence d’une interface beaucoup plus complexe. Il s’agit d’une interface triple du type solide/liquide/gaz, par exemple, lors de la mise en place d’un adhésif sur une surface dentinaire ou lors de l’injection en bouche de silicone de basse viscosité sur une préparation.

Au niveau de la jonction solide/liquide/gaz, au point triple, la forme de l’interface va être déterminée par les forces d'attraction au sein du liquide, l'attraction ou la répulsion de la part du solide (selon la nature de la surface), la pression de l’air et la gravité.

Figure 11 : Représentation schématique de différents comportements d’un liquide sur une surface solide.

Quand il y a mouillabilité partielle, l’équilibre entre les trois énergies interfaciales est décrit par l’équation de YOUNG :

                                                                                      γSV = γSL + γLV.cosθ

où γSV représente l'énergie libre de l'interface solide-vapeur
où γSL représente l'énergie libre de l'interface liquide-vapeur
où γLV représente l'énergie libre de l'interface solide-liquide
où θ représente l’angle de contact entre le liquide et le solide

Figure 12 : Représentation de YOUNG

Un angle de contact faible, le plus proche de la mouillabilité totale (0°), indique que la mouillabilité est bonne. Cette bonne mouillabilité permet la pénétration capillaire. L’adhésif pénètrera dans les reliefs créés par le mordançage amélaire et dans les tubulis ouverts lors du mordançage total en se plaquant contre les parois. Cette bonne mouillabilité permet au film salivaire de se former entre la muqueuse palatine et la prothèse complète, lui permettant d’adhérer. À l’opposé, une faible mouillabilité, avec un angle supérieur à 90°, limite l’adhésion. Ceci peut être recherché pour limiter l’adhésion bactérienne.

Pour améliorer l’énergie de surface d’un matériau vis-à-vis d’un adhésif ou d’un liquide (pâte crue d’une céramique avant cuisson), divers traitements de surface peuvent être envisagés sur les structures prothétiques ou dentaires. L’oxydation d’un métal permet d’augmenter cette énergie de surface. Augmenter la rugosité est un autre moyen qui consiste à augmenter la surface réelle développée du matériau.

Pour améliorer l’étalement des adhésifs qui sont habituellement de nature plutôt hydrophobes, les fabricants proposent l’utilisation de primers, composés à la fois hydrophiles et hydrophobes. Ces primers vont permettre à l’adhésif de pénétrer dans la surface des structures dentaires préparées.

5 . 2  -  Solubilité et sorption

Tous les matériaux dentaires sont solubles dans la cavité buccale. Les plus solubles sont les monomères n’ayant pas réticulés ou certains ciments ionomères de verre. Les matériaux les moins solubles sont les céramiques. Dans des conditions normales, cette solubilité ne peut provoquer de maladie systémique. Cette libération peut cependant provoquer des réactions d’irritation locale, des discolorations ou, plus grave, des réactions de type allergique.

Il est possible d’utiliser cette capacité de façon positive dans le cas des ciments ionomères de verre car ceux-ci sont capables de libérer du fluor, participant à la protection des structures dentaires.

L’absorption est la propriété présentée par des solides et des liquides de fixer certains gaz ou liquides dans la totalité de leur volume. L'adsorption est un phénomène de surface dans lequel les molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides. La désorption est le phénomène de libération de ces molécules fixées par absorption ou adsorption.

Par absorption, l’eau issue de la salive pénètre dans les matériaux composites et entraîne une augmentation de volume qui contrebalance approximativement la rétraction de prise de ce matériau. Les propriétés mécaniques sont abaissées par cette absorption et les résultats seront très différents selon que les essais mécaniques seront conduits immédiatement après polymérisation ou après un séjour prolongé dans de l’eau ou de la salive artificielle.

L’absorption va dégrader également les ciments de scellement oxyphosphates de zinc. La dissolution progressive du ciment favorise alors la perte de l’élément prothétique scellé ou une dégradation des structures dentaires par pénétration bactérienne dans l’espace libéré.

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