Zirkon keramika mukammal ishlashga ega bo'lgan strukturaviy keramika bo'lishdan tashqari, maxsus funktsional keramik materialdir. Misol uchun, zirkoniya noyob elektr xususiyatlariga ega. Oddiy qilib aytganda, tsirkoniya past haroratli izolyatsiya va yuqori harorat o'tkazuvchanligi xususiyatlariga ega. Bir xususiyat, sirkonyum oksidini datchiklar, qattiq holli batareyalar, noorganik isitish elementlari va boshqalarda muhim dasturga aylantiradi.
● ZrO2 ning elektr xususiyatlari
Bu sof ZrO2 yoki qo'shilgan ZrO2 bo'ladimi, ular xona haroratida izolyatorlar, qarshiliklari 1010Ω · sm dan yuqori, lekin ularning yuqori harorat o'tkazuvchanligi yaxshi, qarshilikning salbiy harorat koeffitsienti bilan qarshilik 1000 ° da 104Ω · sm. C, 1700 ° C Faqat 6 ～ 7Ω · sm bo'lganda.
Birinchi printsipli hisob-kitoblarga ko'ra, ZrO2 elektron tuzilishida valentlik diapazoni va o'tkazuvchanlik zonasining elektron orbital energiya darajalari kristall tuzilishiga qarab elektron orbitallar sonida farq qiladi. ZrO2 ning valentlik bandi to'la diapazonli, o'tkazuvchanlik tasmasi ham ma'lum miqdordagi elektronlar bilan to'ldirilgan. ZrO2 ning xona haroratini izolyatsiyalash ko'rsatkichi asosan valentlik diapazoni va o'tkazuvchanlik bandining haddan tashqari o'tkazuvchanligi bilan bog'liq va xona haroratida elektr tokini o'tkazib bo'lmaydi. . Dopingdan so'ng, taqiqlangan diapazonda yangi energiya darajasi (donor energiya darajasi yoki akseptor energiya darajasi) hosil bo'lishi mumkin, shuning uchun taqiqlangan tarmoqli kengligi kamayadi, lekin xona haroratida o'tkazuvchanlik yo'q, asosan xonada ZrO2. harorat Elektron harakatchanligi juda past. Shu sababli, u yuqori tozaligi ZrO2 yoki zoplangan ZrO2 bo'ladimi, ikkalasi ham xona haroratida yuqori izolyatsion xususiyatlarga ega.
ZrO2 ning asosiy o'tkazuvchi mexanizmi kislorod bo'shliqlarining yo'nalishli migratsiyasidan kelib chiqadi va o'tkazuvchanlik harorat va kislorodning qisman bosim farqi oshishi bilan ortadi. Harorat taxminan 800 ° C dan yuqori bo'lgan muhitda ZrO2 o'tkazuvchanligi ancha yaxshilanadi va Zr02 o'tkazuvchanligi harorat bilan chiziqli o'zgaradi, ya'ni harorat qancha yuqori bo'lsa, ZrO2 o'tkazuvchanligi shuncha kuchli bo'ladi.
● O'tkazuvchanlik cheksiz yaxshilanadimi?
bo'lmaydi! Nemis olimi GuoX sharhda ZrO2 ning o'tkazuvchanlik xususiyatlari elektron o'tkazuvchanlikdan farq qilishini ta'kidladi. Ion o'tkazuvchi ZrO2 materiali mos bo'shliq kontsentratsiyasi sharoitida maksimal ion o'tkazuvchanligiga erishishi mumkin, bu optimal bo'shliqdan yuqori. Konsentratsiya asosida ko'proq bo'sh ish o'rinlari qo'shilsa, ion o'tkazuvchanligi pasayadi. Shuning uchun ZrO2 ning yuqori haroratlarda o'tkazuvchanligini cheksiz oshirib bo'lmaydi. Masalan, nanostrukturalangan ZrO2 ion o'tkazuvchanligining pasayishi asosan ichki interfeysning haddan tashqari ta'siri bilan bog'liq bo'lib, bu ion migratsiyasining pasayishiga olib keladi. Stabilizatsiyalangan ZrO2 kosmik zaryad qatlami taxminan 2,5nm bo'lgani uchun, faqat nanopartikulaning o'lchami 5nm dan kichik bo'lsa, kvant kattalik effekti natijasida elektronlarning to'g'ridan -to'g'ri migratsiyasi sodir bo'ladi. Shubhasiz, bu vaziyatga keng miqyosda erishish qiyin.
