[科普中国]-钇安定氧化锆

钇稳定氧化锆可用于制作真空感应熔化用的坩埚，炼钢用高纯锆质定径水口或锆质复合长水口砖等，制作使用温度大于1800℃超高温的炉衬及气体反应炉的内衬用砖。氧化锆制品因具有半导体的性质，可制成高温炉的超高温电炉发热体，高温炉管，拉丝模等。还可制成高温溶液连续测温氧化锆元件和各种定氧仪的氧化锆元件。

基本概念钇安定氧化锆这种材料在高温下(600~1000℃)具有良好的离子导电性，其一次粒子直径为200~400埃(长度单位)的均一微粒子,烧结性良好.在1500~150℃下烧结时,得出高强度、高韧性的烧结体。1钇稳定氧化锆具有抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点。将钇稳定氧化锆与其他材料（Al2O3、SiO2）复合，可以极大地提高材料的性能参数，提高其断裂韧性、抗弯强度等。

应用范围1.钇稳定氧化锆可以用在高强度、高韧性耐磨制品：磨机内衬、切削刀具、拉丝模、热挤压模、喷嘴、阀门、滚珠、泵零件、多种滑动部件等.

2.功能陶瓷，结构陶瓷：电子陶瓷、生物陶瓷
3.压电元件.氧敏电阻.大容量电容器;
4.人造宝石：研磨材料
5.钇稳定氧化锆还可以耐火材料：电子陶瓷烧支承垫板，熔化玻璃、冶金金属用耐火材料；在高技术领域的应用日益扩大。
6.经过硅烷修饰的奈米ZrO2颗粒,在其添加量为3.0%时,可以显著地提高奈米ZrO2/PMMA复合材料的挠曲强度。

钇安定氧化锆应用实例氧气探测报警仪以极限式氧气传感器为例，在固体电解质的两侧有白金电极，侧开气体扩散孔并有加热用的热丝，盖好网罩帽接合而成。固体电解质是采用含8%摩尔的三氧化二钇(Y2O3)的安定氧化锆(ZrO2)烧结体。它利用固体电解质中陶瓷多孔质膜的气孔使气相扩散的原理，测出在各种氧浓度下的电压—电流特性曲线，可以观察出各种氧浓度都有明确的极限电流值。

极限电流式氧气传感器的优点是小型、重量轻、无须基准气体、寿命长。2

固体氧化物燃料电池SOFC：顾名思义,SOFC采用全固体氧化物电解质,最常见的有钇安定氧化锆(YSZ)SOFC电池。这种材料在高温下(600~1000℃)具有良好的离子导电性,因而避免了使用昂贵的铂元素做催化剂。电池运行时,氧离子通过电解质扩散至阳极,与氢气发生反应,形成水蒸气。

SOFC的优势是它可以直接使用天然气、液化石油气或沼气作为燃气,其效率随着温度而增加,一般为50%~60%。然而,由于SOFC系统中的许多部件属陶瓷材料,为防止热冲击,运行启动必须缓慢。为此,科学家们已研制出中温SOFC,例如采用“铈钆氧化物”替代YSZ电解质,可将电池的工作温度降低到到500~600℃,许多陶瓷器件也因此可以用不锈钢器件代替,从而大大提高了材料的热冲性,减少了系统启动时间而节能效果显著。

氧化锆氧化锆的晶体结构具有三种同素异构体,分别为单斜晶、正方晶及立方品晶结构。在