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6 KAPITEL 1. EINLEITUNG
Abbildung 1.6. Zustandsdiagram für Zirconium-Scandium Oxide.(höhere Konzentration)
1.2.2. Eigenschaften.
Dotiertes Zirconiumdioxid weist bessere Eigenschaften als undotiertes auf. Üblicherweise wird
die Substitution von Zirconium mit Metallen wie Scandium, Yttrium und Cer durchgeführt.
Mögliche Anwendungen ergeben sich für Brennstoffzellen [9,10,11], für Sauerstoffsensoren zur
Steuerung von Verbrennungsprozessen [12], sowie bei der Verbesserung der mechanischen
Festigkeit, des Thermoschock-Widertands und der optischen Eigenschaften [15] von Materialien
[13], sowie bei der heterogenen Katalyse [14].
Für viele dieser Anwendungen sind die Partikelgröße, die Homogenität, die Kristallinität sowie
die Oberflächengröße Parameter, um die Eigenschaften zu modifizieren. Zum Beispiel weisen
Nanokristalle von Yttrium stabilisiertem Zirconiumdioxid bessere mechanische [16,17],
thermische [18] und elektrische Eigenschaften auf, als Materialien, die konventionelle
Partikelgrößen besitzen. Dotierte Scandium/Zirconiumoxide sind im Moment die keramischen
Materialien an denen aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen und mechanischen
Eigenschaften ein gesteigertes Interesse besteht.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
alfa 3
Delta
Delta + Epsilon
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Sc Gehalt % mol
Hirano berichtet [18], dass heiß-isostatisch gepresstes Zirconium-Scandiumoxid
((ZrO2)0.965(Sc2O3)0.035) eine hohe Bruchfestigkeit (Mittelwert ca.1770 MPa) und einen hohen
Bruchwiderstand (ca. 5.6 Mpa m 1/2 ) besitzt. Scandium stabilisiertes Zirconiumdioxid mit einem
Mol Verhältnis (ZrO2) / (Sc2O3) 11:1 hat bei hoher Temperatur im Vergleich zum besten
Ionenleiter, den es zurzeit gibt, eine gute Leitfähigkeit [20]. In der letzten Zeit fand man, dass das
Epsilon