Zirkoniumdioxid wurde 1789 von dem deutschen Chemiker M. H. Klaproth entdeckt. Allerdings wurde dieses über hervorragende Eigenschaften verfügende "Wundermaterial" erst in den letzten Jahrzehnten wiederentdeckt. So wurde das Zirkoniumdioxid in unterschiedlichen Varianten als Metallersatz in die Zahnmedizin eingeführt. Dieses Material besticht durch seine außerordentlichen Eigenschaften wie hohe Biegefestigkeit (über 1000 MPa), Härte (1200 –1400 Vickers) und Weibull Modulus (10-12). Zirkoniumdioxid wird durch Yttrium partiell stabilisiert und bedingt diese positiven Eigenschaften. Zirkoniumdioxid wird zur Fabrikation von Küchenmessern, industrieller Schneidwerkzeuge und thermomechanisch stark beanspruchter Teile in der Automobil- und Flugzeugindustrie verwendet. Neben seiner großen Festigkeit ist es biokompatibel. Aus diesem Grunde wird Zirkoniumdioxid in der Medizin (Gehör-, Finger- und Hüftendoprothesen) und der Zahnmedizin (Stifte, Kronen- und Brückenversorgungen, Implantate) verwendet. Die Zahnfarbe des Zirkoniumdioxid und die biotechnischen Charakteristiken erlauben die Herstellung von biokompatiblen, qualitativ hochwertigen und ästhetischen Zahn- und Implantatrekonstruktionen.

Herstellung von Zirkoniumdioxid
Der Hauptrohstoff für die Darstellung von Zirkoniumdioxid ist das Mineral Zirkon (ZrSiO4). Aus ihm wird durch Schmelzen mit Koks und Kalk (Reduktion des SiO2) großtechnisch ZrO2 gewonnen. Da für die Produktion von Hochleistungskeramiken extrem reine Ausgangsprodukte verwendet werden müssen, sind darüber hinaus spezielle Synthesewege für hochreines ZrO2 entwickelt worden. Dazu gehören die Herstellung durch Reaktionen in Salzschmelzen, Reaktionen in der Gasphase, die hydrothermale Pulversynthese, sowie Sol-Gelverfahren. Insbesondere bei der Herstellung in der Gasphase und nach dem Sol-Gelverfahren lassen sich Pulver mit sehr geringen Teilchengrößen von 0,01 bis 0,10 µm erhalten. Das so gewonnene Ausgangspulver wird mit Zusätzen vermischt und durch Foliengießen, Schlickergießen oder Trockenpressen werden dann sogenannte Grünkörper hergestellt. Bei den Zusätzen unterscheidet man zwischen Sinteradditiven, welche das Sinterverhalten sowie die Eigenschaften der fertigen Keramik gezielt beeinflussen, und Hilfsstoffen, welche die Formgebung erleichtern. Während die Sinteradditive in der Keramik verbleiben, werden die Hilfsstoffe, bei denen es sich neben Wasser hauptsächlich um leicht flüchtige organische Verbindungen handelt, vor dem Sinterprozeß rückstandslos aus dem Formteil entfernt. Der Grünkörper wird durch Sintern in das Rohprodukt überführt und anschließend je nach Anwendungszweck geschliffen und poliert. Der Sinterprozeß kann dabei sowohl bei atmosphärischem Druck, als auch unter hohem Druck erfolgen. Erst beim Sinterprozeß erhalten die Formteile ihre eigentlichen Eigenschaften. Das Verdichten der Keramikpulverteilchen geschieht durch die Verringerung der spezifischen Oberfläche. Dieses wird durch temperaturabhängige Diffusionsvorgänge mit wechselnden Anteilen an Oberflächen-, Korngrenzen- und Volumendiffusion erreicht. Läuft die Festkörperdiffusion zu langsam ab, so kann mit einer flüssigen Phase oder unter Druck gesintert werden. Im letzteren Fall spricht man vom Heißpressen oder heißisostatischem Pressen ("hipen").

ZrO2-Keramiken
Die Eigenschaften von ZrO2-Keramiken hängen sehr stark von der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffes und vom Herstellungsprozeß ab. Man unterscheidet zwischen vollstabilisiertem ZrO2 (FSZ „fully stabilized zirconia“) und teilstabilisiertem ZrO2 (PSZ „partially stabilized zirconia“). Eine Teilstabilisierung kann durch einen Zusatz von 3-6% CaO, MgO oder Y2O3 erreicht werden. Je nach Herstellungsbedingungen kann dabei die kubische, die tetragonale oder die monokline Modifikation stabilisiert werden. Teilstabilisiertes ZrO2 weist eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf und eignet sich daher auch für den Einsatz als Mechanokeramik bei hoher Temperatur. Durch Zusatz von 10-15% CaO, MgO oder Y2O3 kann die kubische Modifikation des Zirkoniumdioxids vom absoluten Nullpunkt bis zur Soliduslinie stabilisiert werden (FSZ) und der keramische Werkstoff ist bis zu einer Temperatur von 2600° thermisch und mechanisch belastbar. Aufgrund der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit und dem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, im Vergleich zu teilstabilisiertem ZrO2, ist die Temperaturwechselbeständigkeit des vollstabilisierten Zirkoniumdioxids jedoch geringer. Das für die Zahnmedizin geeignete tetragonale yttriumstabilisierte Zirkoniumdioxid weist folgende Zusammensetzung auf: 95% ZrO2 + 5% Y2O3.