Oxid zirkoničitý, také známý jako oxid zirkoničitý (ZrO2), vykazuje jedinečné elektrické vlastnosti, které se liší v závislosti na jeho krystalové struktuře a příměsích. Ve své čisté formě je oxid zirkoničitý obecně považován za izolant, což znamená, že nevede dobře elektřinu. Je to proto, že krystalická struktura čistého oxidu zirkoničitého je stabilní v krychlové formě při vysokých teplotách a materiál postrádá volné elektrony nebo mobilní nosiče náboje potřebné pro elektrickou vodivost.
Vodivost kyslíkových iontů
Nicméně oxid zirkoničitý může podstoupit fázovou transformaci při nižších teplotách, typicky kolem 1170 stupňů Celsia, což vede k tetragonální krystalové struktuře. Tato transformace indukuje kyslíková volná místa v mřížce a vytváří iontová volná místa kyslíku, která mohou působit jako nosiče náboje. Tato vodivost kyslíkových iontů je významná a činí částečně stabilizovaný oxid zirkoničitý (PSZ) dobře známým vodičem kyslíkových iontů. PSZ se běžně používá jako elektrolytický materiál v palivových článcích s pevným oxidem (SOFC) a kyslíkových senzorech.
Elektronická vodivost
Kromě vodivosti kyslíkových iontů může oxid zirkoničitý vykazovat také elektronickou vodivost, když jsou do jeho struktury zavedeny určité příměsi. Pozoruhodným příkladem je oxid zirkoničitý stabilizovaný yttriem (YSZ), kde se k oxidu zirkoničitému přidává oxid yttritý (Y2O3). YSZ je široce používán jako elektrolyt ve vysokoteplotních palivových článcích, jako jsou palivové články s pevným oxidem. Přídavek yttria stabilizuje kubickou fázi při pokojové teplotě, což umožňuje vysokou iontovou a elektronickou vodivost.
Stručně řečeno, elektrické vlastnosti oxidu zirkoničitého mohou být modifikovány zavedením příměsí nebo jeho vystavením specifickým podmínkám, což vede k různým stupňům elektrické vodivosti. Schopnost řídit jeho vodivost dělá ze zirkonu všestranný materiál s aplikacemi v různých elektronických a elektrochemických zařízeních.
