Влияние стабилизирующей примеси оксидов иттербия и гадолиния на особенности локальной структуры и транспортные свойства твердых растворов на основе диоксида циркония

Твердые растворы диоксида циркония, стабилизированные оксидом иттрия или оксидами редкоземельных элементов, представляют значительный интерес для их использования в качестве твердых электролитов с кислород-ионной проводимостью. Это применение обусловлено наличием в их анионной подрешетке вакансий по кислороду. Образование кислородных вакансий обусловлено необходимостью зарядовой компенсации при введении стабилизирующих оксидов, обеспечивающих гетеровалентное замещение ионов циркония. Применение материалов на основе диоксида циркония в качестве твердого электролита для твердооксидных топливных элементов требует решения целого ряда научных и технологических проблем. К ним в частности относятся: получение материалов с повышенной проводимостью, а также повышение стабильности электрофизических характеристик твердого электролита при рабочих температурах в течение длительного времени. Решение этих проблем невозможно без выявления различных факторов, оказывающих влияние на структуру и свойства твердых растворов на основе диоксида циркония. Следует заметить, что во многом, величина ионной проводимости, а также характер ее изменения в зависимости от концентрации стабилизирующего оксида зависят от локальной кристаллической структуры твердых растворов на основе диоксида циркония, формирующейся с учетом кислородных вакансий. Это обуславливает значительный интерес к выявлению причин взаимосвязи транспортных свойств материалов на основе диоксида циркония и их локальной структуры.Цель данной работы - выявление кристаллохимических особенностей процессов фазообразования и структурообразования в монокристаллах твердых растворов на основе диоксида циркония стабилизированных оксидами гадолиния и иттербия. Изучение влияния вида стабилизирующего оксида на образование дефектных комплексов с участием кислородных вакансий и транспортные характеристики кристаллов. Кристаллы твердых растворов на основе диоксида циркония будут получены методом направленной кристаллизации расплава с использованием прямого индукционного нагрева в холодном тигле. Для реализации задач проекта предлагается использовать методы селективной лазерной спектроскопии и спектроскопии с временным разрешением, комбинационного рассеяния света, рентгеновской дифрактометрии и импедансной спектроскопии. В результате проведенных исследований будут изучены процессы агрегирования кислородных вакансий в твердых растворах на основе диоксида циркония в зависимости от вида и концентрации стабилизирующего оксида.