[科普中國(guó)]-釔安定氧化鋯

釔穩(wěn)定氧化鋯可用于制作真空感應(yīng)熔化用的坩堝，煉鋼用高純鋯質(zhì)定徑水口或鋯質(zhì)復(fù)合長(zhǎng)水口磚等，制作使用溫度大于1800℃超高溫的爐襯及氣體反應(yīng)爐的內(nèi)襯用磚。氧化鋯制品因具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，可制成高溫爐的超高溫電爐發(fā)熱體，高溫爐管，拉絲模等。還可制成高溫溶液連續(xù)測(cè)溫氧化鋯元件和各種定氧儀的氧化鋯元件。

基本概念釔安定氧化鋯這種材料在高溫下(600~1000℃)具有良好的離子導(dǎo)電性，其一次粒子直徑為200~400埃(長(zhǎng)度單位)的均一微粒子,燒結(jié)性良好.在1500~150℃下燒結(jié)時(shí),得出高強(qiáng)度、高韌性的燒結(jié)體。1釔穩(wěn)定氧化鋯具有抗熱震性強(qiáng)、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、材料復(fù)合性突出等特點(diǎn)。將釔穩(wěn)定氧化鋯與其他材料（Al2O3、SiO2）復(fù)合，可以極大地提高材料的性能參數(shù)，提高其斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度等。

應(yīng)用范圍1.釔穩(wěn)定氧化鋯可以用在高強(qiáng)度、高韌性耐磨制品：磨機(jī)內(nèi)襯、切削刀具、拉絲模、熱擠壓模、噴嘴、閥門、滾珠、泵零件、多種滑動(dòng)部件等.

2.功能陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷：電子陶瓷、生物陶瓷
3.壓電元件.氧敏電阻.大容量電容器;
4.人造寶石：研磨材料
5.釔穩(wěn)定氧化鋯還可以耐火材料：電子陶瓷燒支承墊板，熔化玻璃、冶金金屬用耐火材料；在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大。
6.經(jīng)過(guò)硅烷修飾的奈米ZrO2顆粒,在其添加量為3.0%時(shí),可以顯著地提高奈米ZrO2/PMMA復(fù)合材料的撓曲強(qiáng)度。

釔安定氧化鋯應(yīng)用實(shí)例氧氣探測(cè)報(bào)警儀以極限式氧氣傳感器為例，在固體電解質(zhì)的兩側(cè)有白金電極，側(cè)開(kāi)氣體擴(kuò)散孔并有加熱用的熱絲，蓋好網(wǎng)罩帽接合而成。固體電解質(zhì)是采用含8%摩爾的三氧化二釔(Y2O3)的安定氧化鋯(ZrO2)燒結(jié)體。它利用固體電解質(zhì)中陶瓷多孔質(zhì)膜的氣孔使氣相擴(kuò)散的原理，測(cè)出在各種氧濃度下的電壓—電流特性曲線，可以觀察出各種氧濃度都有明確的極限電流值。

極限電流式氧氣傳感器的優(yōu)點(diǎn)是小型、重量輕、無(wú)須基準(zhǔn)氣體、壽命長(zhǎng)。2

固體氧化物燃料電池SOFC：顧名思義,SOFC采用全固體氧化物電解質(zhì),最常見(jiàn)的有釔安定氧化鋯(YSZ)SOFC電池。這種材料在高溫下(600~1000℃)具有良好的離子導(dǎo)電性,因而避免了使用昂貴的鉑元素做催化劑。電池運(yùn)行時(shí),氧離子通過(guò)電解質(zhì)擴(kuò)散至陽(yáng)極,與氫氣發(fā)生反應(yīng),形成水蒸氣。

SOFC的優(yōu)勢(shì)是它可以直接使用天然氣、液化石油氣或沼氣作為燃?xì)?其效率隨著溫度而增加,一般為50%~60%。然而,由于SOFC系統(tǒng)中的許多部件屬陶瓷材料,為防止熱沖擊,運(yùn)行啟動(dòng)必須緩慢。為此,科學(xué)家們已研制出中溫SOFC,例如采用“鈰釓氧化物”替代YSZ電解質(zhì),可將電池的工作溫度降低到到500~600℃,許多陶瓷器件也因此可以用不銹鋼器件代替,從而大大提高了材料的熱沖性,減少了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間而節(jié)能效果顯著。

氧化鋯氧化鋯的晶體結(jié)構(gòu)具有三種同素異構(gòu)體,分別為單斜晶、正方晶及立方品晶結(jié)構(gòu)。在