Cirkonija oksīdam, kas pazīstams arī kā cirkonija dioksīds (ZrO2), piemīt unikālas elektriskās īpašības, kas atšķiras atkarībā no tā kristāla struktūras un piedevām. Tīrā veidā cirkonija oksīds parasti tiek uzskatīts par izolatoru, kas nozīmē, ka tas slikti vada elektrību. Tas ir tāpēc, ka tīra cirkonija kristāliskā struktūra ir stabila kubiskā formā augstā temperatūrā, un materiālā trūkst brīvo elektronu vai mobilo lādiņu nesēju, kas nepieciešami elektrovadītspējai.
Skābekļa jonu vadītspēja
Tomēr cirkonija oksīds var pakļaut fāzu transformāciju zemākā temperatūrā, parasti ap 1170 grādiem pēc Celsija, izraisot tetragonālu kristāla struktūru. Šī transformācija inducē skābekļa vakances režģī, radot skābekļa jonu vakances, kas var darboties kā lādiņa nesēji. Šī skābekļa jonu vadītspēja ir nozīmīga un padara daļēji stabilizētu cirkoniju (PSZ) par labi zināmu skābekļa jonu vadītāju. PSZ parasti izmanto kā elektrolīta materiālu cietā oksīda kurināmā elementos (SOFC) un skābekļa sensoros.
Elektroniskā vadītspēja
Papildus skābekļa jonu vadītspējai cirkonija oksīdam var būt arī elektroniska vadītspēja, kad tā struktūrā tiek ievadītas noteiktas piedevas. Ievērojams piemērs ir itrija stabilizētais cirkonijs (YSZ), kur cirkonija oksīdam tiek pievienots itrija oksīds (Y2O3). YSZ tiek plaši izmantots kā elektrolīts augstas temperatūras kurināmā elementos, piemēram, cietā oksīda kurināmā elementos. Itrija pievienošana stabilizē kubisko fāzi istabas temperatūrā, nodrošinot augstu jonu un elektronisko vadītspēju.
Rezumējot, cirkonija elektriskās īpašības var mainīt, ieviešot dopantus vai pakļaujot to īpašiem apstākļiem, kā rezultātā rodas dažādas elektriskās vadītspējas pakāpes. Spēja kontrolēt tā vadītspēju padara cirkoniju par daudzpusīgu materiālu, ko var izmantot dažādās elektroniskās un elektroķīmiskās ierīcēs.
