氧化鋯 (zirconia)，一種耐用的陶瓷材料，常被用作工業磨料、陶瓷刀具和牙科冠等。然而，純氧化鋯在室溫下會發生相變，從穩定的單斜晶系轉變為高溫的正方晶系，導致材料強度下降並產生裂紋。為了克服這個缺點，科學家們加入了氧化齴 (yttria)，形成穩定氧化锆 (yttria-stabilized zirconia, YSZ)。
YSZ 是一種多功能陶瓷材料，其優異性能使其在高溫陶瓷器材和生物醫學植入物等領域廣泛應用。
YSZ 的特性：
-
高硬度: YSZ 硬度可達 1200 HV，比天然牙齒還硬，使其非常適合用於磨損部位的生物醫學植入物，例如人工關節和牙 implant。
-
良好的抗拉強度: YSZ 的抗拉強度高達 500 MPa，使其在高溫下也能保持穩定性，並不易產生斷裂。
-
優異的耐腐蝕性: YSZ 對酸鹼等腐蝕介質具有很強的抵抗力，使其適合應用於化學工業和生物醫學領域。
-
良好的熱穩定性: YSZ 在高溫下仍能保持其物理和化学特性穩定，使其成為製造高溫陶瓷器材的理想材料。
YSZ 的應用：
YSZ 是一種用途廣泛的材料，在以下領域中都有著重要的應用：
-
生物醫學植入物: YSZ 的高硬度、抗拉強度和耐腐蝕性使其非常適合用於製造人工關節、牙 implant 和骨科固定器等生物醫學植入物。由於 YSZ 與人體組織的相容性好，並且不易引起炎症反應，因此它被認為是一種安全的生物材料。
-
燃料電池: YSZ 可作為固態氧化物燃料電池 (SOFC) 的電解質材料，其優異的離子傳導性和耐高溫性能使其能夠在高温下高效地將化學能轉換為電能。
-
氧传感器: YSZ 能夠感應氧氣濃度的變化，因此被廣泛應用於汽車尾氣排放監測、工業過程控制等領域。
-
高溫陶瓷器材: YSZ 的優異熱穩定性和機械強度使其成為製造高溫陶瓷器材的理想材料，例如耐火磚、熔爐襯裡和噴嘴等。
YSZ 的生產特性：
YSZ 的主要生產方法是粉末冶金法。首先將氧化锆和氧化齴粉末按照一定的比例混合，然後通過冷壓或熱壓成型，最後在高溫下進行燒結得到緻密的 YSZ 陶瓷材料。
| 參數 | 值 |
|---|---|
| 燒結溫度 (°C) | 1400 - 1600 |
| 壓縮強度 (MPa) | 500 - 800 |
| 抗彎強度 (MPa) | 200 - 400 |
YSZ 的性能可以通過調節氧化齴的添加量和燒結溫度等工藝參數進行調整。
YSZ 的未來發展:
隨著科技的進步，YSZ 的應用領域將會越來越廣泛。科學家們正在研究新的 YSZ 材料配方，以進一步提高其性能和降低成本。此外，YSZ 也被認為是下一代燃料電池的重要材料之一，具有巨大的發展潛力。
