Взаимосвязь структуры, тепло- и электрофизических свойств твердых растворов на основе диоксида циркония при использовании комбинированных стабилизирующих добавок

Высокотемпературные материалы на основе диоксида циркония являются полифункциональными и широко используются в различных областях науки и техники. На практике материалы на основе диоксида циркония используются в виде твердых растворов, что позволяет ввести в них достаточно большое количество примесей, которые стабилизируют высокотемпературные модификации диоксида циркония и модифицируют физико-химические свойства материала. Целью проекта является определение механизмов влияния структурных особенностей кристаллов при введении различных примесей как отдельных, так и в сочетании друг с другом на физико-химические свойства и стабильность материалов, что весьма важно для определения принципиальных возможностей управления структурой и свойствами высокотемпературных оксидных соединений на основе диоксида циркония. Чтобы упростить интерпретацию результатов и исключить влияние поверхностных свойств границ раздела зерен в керамических материалах на основе диоксида циркония на процессы фазовых превращений, формирования доменной структуры, диффузионные процессы, определяющие механические, тепло- и электрофизические свойства материала, исследования предпочтительнее проводить на монокристаллах.В работе будет исследована взаимосвязь реальной структуры монокристаллов, полученных кристаллизацией из высокотемпературных расплавов, с их физико-химическими свойствами. Будет изучено влияния концентраций оксидов Sc2O3,Y2O3, СеО2 в разных сочетаниях на структуру, фазовый состав, теплопроводность и транспортные характеристики твердых растворов ZrO2- Sc2O3- Y2O3 -СеО2 при синтезе из расплава, а также исследовано влияния условий синтеза и термообработки на фазовые соотношения, структуру и свойства твердых растворов.На основе результатов комплексных исследований структуры и физико-химических свойств кристаллов на основе диоксида циркония и из зависимостей от химического состава и технологических условий синтеза будут установлены корреляционные связи «состав-условия синтеза-структура –свойства», будут определены механизмы влияния структурных особенностей на физико-химические свойства монокристаллов. Это позволит разработать технологию управляемого синтеза новых кристаллов на основе диоксида циркония с заранее заданными свойствами для конкретных практических применений в ответственных узлах современных высокотехнологичных устройств. Результаты проекта будут способствовать созданию новых перспективных материалов на основе диоксида циркония, предназначенных для использования их в качестве высокоэффективных твердых электролитов в электрохимических устройствах, теплобарьерных покрытиях, конструкционных материалов и т.д.