محققان دانشگاه مالک اشتربا پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران وفناوران معاونت علمی، طرحی پژوهشی با عنوان «ساخت براکت‌های اورتودنسی بر پایه نانوکامپوزیت های اسپینلی» انجام دادند. پژوهشگران کشور در این پژوهش برای بهبود شکنندگی براکت های سرامیکی از تقویت کننده نانوذرات سیلیکون نیترید استفاده کردند.
هدف از انجام این طرح، ساخت براکت های اورتودنسی بر پایه نانوکامپوزیت های اسپینل-Si3N4 برای بهبود چقرمگی و مقاومت به ضربه است.
نتایج این طرح در پزشکی و کاربردهای اورتودنسی مورد استفاده است. همچنین، می تواند نتایج خروجی آن برای سطوح مقاوم در برابر خراش در قطعات از فیبرهای نوری، مواد میزبان لیزر، محصورسازی برای لامپ قوس فشار بالا، لوله های جاذب خورشیدی، عینک های دید درشب، سنسورهای دمای مادون قرمز و جایگزینی برای کوارتز و یاقوت کبود در نیمه هادی ها استفاده شود.
بر اساس این گزارش، در هنر ارتودنسی رایج است که بر روی دندان براکت فلزی، پلاستیک یا براکت های سرامیکی گذاشته می شود. البته برای منظم کردن موقعیت دندان ها از سیم قوس در سراسر این براکت استفاده می شود. این براکت ها باید استحکام مکانیکی بالا در برابر فشار ناشی از کشش سیم ها در طول براکت ها داشته باشند. با این حال، ترکیب براکت باید مستعد اتصال مکانیکی (یا شیمیایی) به دندان باشد.
یکی دیگر از جنبه هایی که باید در نظر گرفته شود، عمر زیبایی آن مخصوصا برای بزرگسالان است. اخیرا رویکرد محققان به سرامیک هایی همچون آلومینات منیزیم به دلیل استحکام بالا و شفافیت در ناحیه مرئی برای ساخت براکت های دندانی جلب شده است. اما مشکل این سرامیک چقرمگی پایین آن است. برای بهبود چقرمگی سرامیک شفاف اسپینل MgAl2O4 در محدوده مرئی از نانوذراتی مانند SiC و Si3N4 می توان استفاده کرد.
اما استفاده از نانوذرات SiC باعث مات شدن سرامیک MgAl2O4 در محدوده مرئی می شود. به همین دلیل در این پ‍ژوهش از نانوذرات Si3N4 به منظور بهبود چقرمگی این سرامیک استفاده شد.
گفنی است؛ براکت های هم رنگ دندان خود به سه نوع تقسیم می شوند: براکت های پلاستیکی، کامپوزیتی و سرامیکی. براکت های سرامیکی گران تر بوده و هزینه بیشتری دارد اما مزیت این براکت ها این است که چون رنگ دندان هستند کمتر دیده می شوند. براکت های رنگ دندان برای زیبایی کاربرد بیشتری دارند.
از سویی براکت های پلاستیکی و کامپوزیتی بر پایه پلاستیک به راحتی تغییر شکل می دهند اما استحکام کمی دارند. همچنین این براکت ها بعد از مدتی تغییر رنگ می دهند در حالی که براکت های سرامیکی رنگ نمی گیرند، اما عیبی که براکت های سرامیکی نسبت به دو نوع دیگر دارد، هزینه بالای آنها است.
از سوی دیگر چون سرامیک حالت شکنندگی دارد، نمی تواند برخی نیروها را تحمل کند و خرد می شود. اما وقتی نیروی زیادی به براکت های کامپوزیتی و پلاستیکی وارد می شود تغییر شکل می دهند و خرد نمی شوند. عیب دیگر در حرکات و جابه جایی است. در نقاط بسیار ریز بحث اصطکاک مطرح می شود.

اصطکاک براکت ها از جنس سیم ها (فولاد زنگ نزن/Ti) یا سرامیک ها (آلومینا، زیرکونیا و یا آلومینات منیزیوم) هم نسبت به حالت های دیگر بیشتر است. برای کاهش این اصطکاک، در شیارهای موجود در براکت لایه فلزی عبور داده می شود که از این اصطکاک جلوگیری شود ولی برای رفع خاصیت شکنندگی براکت های سرامیکی هنوز اقدامی انجام نشده است.