Электропроводность твёрдого электролита на основе диоксида циркония с размером зерна керамики в субмикронном диапазоне

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Методом импедансной спектроскопии исследована проводимость керамики электролита Zr(Y)O₂ с предельной плотностью и размером зерна от 90 до 800 нм. Керамика получена магнитно-импульсным прессованием слабоагрегированных нанопорошков с их последующим спеканием. Показано, что проводимость объёма зерна керамики не зависит от размера зерна, в то время как проводимость границ зёрен зависит. Обнаружено, что в области размеров зёрен от 90 до 800 нм сопротивление границ зёрен увеличивается с ростом размера зерна. Согласно ранее полученным данным, сопротивление границ зёрен керамики этого состава в области размеров от одного до восемнадцати микрон монотонно уменьшается с его увеличением. Это указывает на наличие максимума на зависимостях сопротивления границ зёрен от их размера.

Авторы:

Иванов В. В., Институт электрофизики УрО РАН, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Шкерин С. Н., Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Липилин А. С., Институт электрофизики УрО РАН, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Никонов А. В., Институт электрофизики УрО РАН, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Хрустов В. Р., Институт электрофизики УрО РАН, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Ремпель Ал. А., Институт электрофизики УрО РАН, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Ключевые слова:

импедансная спектроскопия, нанокерамика YSZ, размер зерна

Литература

1. Nernst W. // Z. Elektrochem. 1899. Bd. 6. S. 41.
2. Kiukkola K., Wagner C. // J. Electrochem. Soc. 1957. Vol. 104. P. 379.
3. Tschope A., Sommer E., Birringer R. // Solid State Ionics. 2001. Vol. 139. P. 255.
4. Kim S., Maier J. // J. Electrochem. Soc. 2002. Vol. 149. J. 73.
5. Tschope A. // Solid State Ionics. 2001. Vol. 139. P. 267.
6. Dessemond L. // Spectroscopie d'impedance des fissures dans la zircone cubique: Thesis. France, Grenoble, 1992.
7. Шкерин С. Н. // Изв. РАН. 2002. Сер. физ. Т. 66. С. 890.
8. Шкерин С. Н. // Электрохимия. 2005. Т. 41. С. 787.
9. Mondal P., Klein A., Jaegermann W., Hahn H. // Solid State Ionics. 1999. Vol. 118. P. 331.
10. Kosacki I., Suzuki T., Petrovsky V., Anderson H. // Solid State Ionics. 2000. Vol. 136–137. P. 1225.
11. Kosacki I., Anderson H., Mizutani Y., Ukai K. // Solid State Ionics. 2002. Vol. 152–153. P. 431.
12. Kosacki I., Rouleau C., Decher P., Bentley J., Lowndes D. // Solid State Ionics. 2005. Vol. 176. P. 1319.
13. Heitjans P., Indris S. // J. Phys.: Condens. Mater. 2003. Vol. 15. R. 1257.
14. Kotov Yu.A., Osipov V. V., Ivanov M. G., Samatov O. M., Platonov V. V., Lisenkov V. V., Murzakaev A. M., Medvedev A. I., Azarkevich E. I., Shtolz A. K., Timoshenkova O. R. // Rev. Adv. Mater. Sci. 2003. Vol. 5. P. 171.
15. Kotov Yu.A., Osipov V. V., Ivanov M. G., Samatov O. M., Platonov V. V., Azarkevich E. I., Murzakaev A. M., Medvedev A. I. // Technical Physics. 2002. Vol. 47. P. 1420.
16. Ivanov V. V., Lipilin A. S., Kotov Yu.A., Khrustov V. R., Shkerin S. N., Paranin S. N., Spirin A. V., Kaygorodov A. S. // J. Power Sources. 2006. Vol. 159. P. 605.
17. Ivanov V. V., Khrustov V. R., Paranin S. N., Medvedev A. I., Shtol'ts A. K., Ivanova O. F., Nozdrin A. A. // Proc. topical ECERS meeting «Nanoparticles, Nanostructures & nanocomposites», SPb, July 2004, Glass Physics and Chemistry, 2005. Vol. 31. P. 465.
18. Khrustov V. R., Ivanov V. V., Lipilin A. S., Ivanova O. F. // Proc. of 4th intern. conf. of science, technology and applications of sintering «Sintering'05», France, Grenoble, 2005. P. 155.
19. Badwal S. P. S. // J. of Materials Science. 1984. Vol. 19. P. 1767.
20. Ioffe A. I., Inozemtsev M. V., Lipilin A. S., Perfiliev M. V., Karpachov S. V. // Phys. Stat. Sol. (a). 1975. Vol. 30. P. 87.
21. Kleitz M., Dessemond L., Steil M. C. // Solid State Ionics. 1995. Vol. 75. P. 107.
22. Никонов А. В., Иванов В. В., Липилин А. С., Шкерин С. Н., Ремпель А. А. // Тез. докл. III Всерос. семинара с междунар. участием «Топливные элементы и энергоустановки на их основе». Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2006. С. 153.
23. Чеботин В. Н., Перфильев М. В. // Электрохимия твёрдых электролитов. М.: Химия, 1978. 312 с.
24. Verkerk M. J., Middelhuis B. J., Burggraaf A. J. // Solid State Ionics. 1982. Vol. 6. P. 159.
25. Dijk T. Van, Burggraaf A. J. // Phys. Status solidi A. 1981. Vol. 63. P. 229.
26. Ridder M. de, Welzenis R. van, Denier van der Gon A., Brongersma H., Wulff S., Chu, W.-F. Weppner W. // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 92. P. 3056.
27. Перфильев М. В., Демин А. К., Кузин Б. Л., Липилин А. С. // Высокотемпературный электролиз газов М.: Наука, 1988. 232 с.
28. Ridder M. de, Welzenis R. van, Brongersma H., Kreissig U. // Solid State Ionics. 2003. Vol. 158. P. 67.

Журнал:

2010. Т. 10, № 1,

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2010-10-1-3-10

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 17)