晶界在多晶ZrO2基固体电解质中的作用.pdf.pdf

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。一磋斧电解
第卷第期年月物.., ,
缸袁润章
武汉,业大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉
盥、/崔亳弋嗽肇
在实验的基础上将基固体电解质的晶界分为三类:、含非晶相的晶界和
含晶态相晶界,并分析了各类晶界的形态与性质,其中根据有效介质理论的计算,晶态晶界相
“晶界工程”进一步提高导电性的

: ; ;
引言
对于多晶陶瓷,晶界作为显微结构的一个组成部分,对材料的性能常起着关键性影
,对于材料设计、控制及优化材料性能等具有重要意义,充分
利用晶界效应是新型陶瓷材料发展方向之一。所以,严东生提出了“晶界工程”的概念⋯。
即通过改变晶界状态,,基固体电解质材料的开发与应
用研究,已不仅仅局限于材料本体的性质,研究视野已扩展到了晶界领域.
作为最重要的固体电解质材料之一,
究是相当困难的,各个方面的研究结果不很一致,但以下几点基本上都已明确:,
晶粒电阻率与单晶相当,其基本上不受烧结温度、气氛、晶粒度及热处理等的影响【;
通过改变成分如加入,。,稀土氧化物及二元、三元或更多元同时加入来
降低晶粒电阻率的努力,目前已经接近极限,最佳的稳定剂加入量,如—%或
—%等已有公论。而且在短期内很难发现一种能显著降低晶粒电阻
率的新型稳定剂;高纯晶界的电阻率比晶粒电阻率约高倍】,如果能有效地降低
晶界电阻率,那么的总电阻率将大幅度下降;晶界的形态与性能都显著地受到烧
结及热处理工艺的影响,用同一成分、
能可能会有较大差异,这往往与晶界的不稳定性有关;晶界电阻率可能比晶粒高,也可
能低,这与不同元素在晶界的偏聚及晶界的形态与类型有关】.
“晶界工程”改变晶界可能是进一步提高性能的唯一有效方法,高性能的
中国博士后科学基金资助的课题

、
。
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期郭新等:晶界在多晶基固体电解质中的作用
材料对于开发氧传感器及新型固体燃料电池都具有极重要的意义
本文试样的成分为—% 简记为和—%—.%
·,
在压强下模压成型,并于℃烧结,
测量了试样的总电阻及晶界电阻,并用,,及正电子湮没技术等手段,

本文仅限于单纯的材料学意义上的晶界分析,还将材料研究与实际应用联系起来,进一步
,囤
为从单电池的角度来看,氧传感器与燃料电池具有极大的相似性.
晶界
根据作者的观察, 本上可分为三大类:“清洁”晶界图,真正
的清洁晶界是不存在的,所以本文在清洁二

,非晶相主要分布于晶界三叉交点上,其
中含有大量的杂质元素,表给出一个非晶
晶界相成分的测量结果该测