前沿拓展：洛陽(yáng)種植牙價(jià)格是多少啊
2000~20000左右浮動(dòng)，美萊口腔通過(guò)醫(yī)學(xué)方式，將"種植體"植入到缺失牙部位的牙槽骨中，并進(jìn)行牙冠修復(fù)，用以代替缺失牙，完成人體口腔所需的生理功能。
發(fā)展5G寫入了《中國(guó)制造2025 》、“十三五 規(guī)劃”等，5G時(shí)代將加速來(lái)臨。業(yè)內(nèi)人士表示金屬對(duì)信號(hào)屏蔽強(qiáng)，預(yù)計(jì)5G時(shí)代陶瓷和玻璃將成為終端結(jié)構(gòu)件主流。行業(yè)公司在5G啟動(dòng)前期紛紛加大氧化鋯結(jié)構(gòu)件投資，項(xiàng)目投產(chǎn)后將大幅提振高端氧化鋯需求。今天小編就帶大家來(lái)深入了解一下這個(gè)可以把我們帶入5G時(shí)代的關(guān)鍵性材料：納米復(fù)合二氧化鋯，以及其在不同領(lǐng)域的十二大應(yīng)用。
納米復(fù)合氧化鋯概述二氧化鋯是一種具有高熔點(diǎn)(～2700℃)和高沸點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)大、耐高溫、耐磨性好、抗蝕性能優(yōu)良的金屬氧化物材料。納米級(jí)二氧化鋯粉體材料因具有納米特性而有許多重要的用途。用納米氧化鋯制造的精細(xì)陶瓷在不同條件下具有某些獨(dú)特的性能,如常溫下為絕緣體,高溫下則具有導(dǎo)電性、敏感特性、增韌性等。
氧化鋯在不同條件下有三種不同的晶型存在：立方相(c-ZrO2)，密度6.27g/cm3，四方相(t-ZrO2)，密度6.10 g/cm3和單斜相(m-ZrO2)，密度5.65g/cm3。以上3種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉(zhuǎn)化[1]。它們分別在2643K以上、1443~2643 K之間和小于 1443 K 溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。
其相互間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：
天然ZrO2和用化學(xué)法得到的純ZrO2屬于單斜晶系。單斜晶型與四方晶型之間的轉(zhuǎn)變伴隨有7% 左右的體積變化。加熱時(shí)由單斜ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆絑rO2，體積收縮，冷卻時(shí)由四方ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡盳rO2，體積膨脹。但這種收縮與膨脹并不發(fā)生在同一溫度，前者約在 1200℃，后者約在 1000℃。由于晶形的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積變化，會(huì)造成開裂，因此單純的ZrO2沒有多大的工程價(jià)值[2]。因此，實(shí)際中廣泛應(yīng)用的氧化鋯材料一般是添加適當(dāng)穩(wěn)定劑，如Y2O3、MgO、CaO、CeO2、l2O3等其他稀土氧化物制備的復(fù)合氧化鋯。穩(wěn)定劑的添加可以降低c-ZrO2向t-ZrO2轉(zhuǎn)變與t-ZrO2向m-ZrO2的相變溫度，使高溫穩(wěn)定的c-ZrO2和t-ZrO2相也能在室溫下穩(wěn)定或亞穩(wěn)定存在，形成無(wú)異常膨脹、收縮的立方、四方晶型的穩(wěn)定氧化鋯（FSZ）和部分穩(wěn)定氧化鋯（PSZ）[3]。常見的是釔穩(wěn)定氧化鋯。
氧化鋯產(chǎn)業(yè)鏈
圖1. 鋯產(chǎn)業(yè)鏈
鋯產(chǎn)業(yè)鏈中，應(yīng)用廣泛的復(fù)合氧化鋯即為根據(jù)不同用途通過(guò)摻雜對(duì)應(yīng)稀土元素形成的穩(wěn)定/部分穩(wěn)定氧化鋯，調(diào)整添加的稀土元素的種類和含量可以制備滿足不同用途要求的復(fù)合氧化鋯，比如作為結(jié)構(gòu)件使用的釔穩(wěn)定氧化鋯、用作催化劑使用的鋯鈰共熔體等。根據(jù)復(fù)合氧化鋯的粉末粒徑大小還可以分為納米復(fù)合氧化鋯及普通微米級(jí)復(fù)合氧化鋯，普通微米級(jí)復(fù)合氧化鋯可以滿足一般的中低端陶瓷使用，納米級(jí)復(fù)合氧化鋯相比普通的復(fù)合氧化鋯粒徑更小，達(dá)到納米級(jí)別，其更高的附加使用價(jià)值及超百億的市場(chǎng)規(guī)模正在被快速開發(fā)。
納米復(fù)合氧化鋯的十二大應(yīng)用領(lǐng)域01-義齒材料
納米ZrO2可提高陶瓷的室溫強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度因子，從而使陶瓷韌性成倍提高。利用納米ZrO2制備的復(fù)合生物陶瓷材料具有較好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性，是一種很有應(yīng)用前景的復(fù)合型生物陶瓷材料，尤其在齒科材料和人工關(guān)節(jié)等方面。
生物材料是指具有天然器官組織功能或部分功能的材料，是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)的新分支學(xué)科，具有廣泛的應(yīng)用前景。其中，生物陶瓷由于具有優(yōu)良的生物相容性和穩(wěn)定性、美觀性等優(yōu)點(diǎn)受到人們青睞，在臨床上已被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)領(lǐng)域[4] 。
圖2. 氧化鋯全瓷牙
氧化鋯增韌陶瓷作為一種新型精細(xì)陶瓷，具有良好的機(jī)械性能(斷裂韌性、強(qiáng)度、硬度等)、生物相容性和穩(wěn)定性、美觀性、熱導(dǎo)性和成形性，能很好解決常規(guī)全瓷冠材料強(qiáng)度和韌性不足的問(wèn)題。其次，其作為一種優(yōu)良的生物惰性陶瓷，無(wú)論是作為口腔修復(fù)體還是植入體均表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性能，完全滿足作為口腔修復(fù)材料的標(biāo)準(zhǔn)。
與其他傳統(tǒng)修復(fù)材料相比，氧化鋯修復(fù)體具有如下優(yōu)勢(shì)：
具有能與金屬相媲美的機(jī)械性能，可完全承受后牙的咀嚼力；
納米級(jí)氧化鋯顆粒更細(xì)，更光滑，不易附著菌斑，改良了美觀程度，材質(zhì)、顏色與周圍自然牙齒組織接近；
全瓷冠內(nèi)無(wú)金屬支撐物，一方面能提高患者對(duì)外觀的滿意度，另一方面對(duì)X光射線無(wú)阻射作用，臨床不必?fù)?dān)心與磁場(chǎng)有關(guān)的檢查；
組織相容性良好，置入后不會(huì)受到唾液、齦溝液的腐蝕，對(duì)口腔內(nèi)軟組織無(wú)毒性作用，在全瓷冠修復(fù)材料(單冠、固定義齒)、種植材料、樁核材料等方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展，成為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
氧化鋯是理想的全瓷牙材料，但是我國(guó)在種植牙市場(chǎng)中只占據(jù)了約1%的市場(chǎng)。這并非是我國(guó)需求市場(chǎng)小，而是因?yàn)檠趸喨裳赖母邇r(jià)格（約3000/顆）造成了較低的市場(chǎng)滲透率。受益于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民對(duì)全瓷牙接受程度及對(duì)口腔義齒重視程度的提高，以及我國(guó)加速老齡化的現(xiàn)狀，氧化鋯全瓷牙在義齒行業(yè)的市場(chǎng)滲透率有望進(jìn)一步提高。江蘇福瑞思粉體科技有限公司總經(jīng)理郝小勇先生曾在2017年中國(guó)鋯鉿年會(huì)上提到，他近期曾經(jīng)親自對(duì)河南省氧化鋯全瓷牙齒的市場(chǎng)需求進(jìn)行過(guò)實(shí)地調(diào)研，結(jié)論是僅僅一個(gè)河南省，一年氧化鋯牙齒需求量市場(chǎng)就有一個(gè)億。預(yù)測(cè)2020年我國(guó)氧化鋯義齒市場(chǎng)將超過(guò)20億元。
02-人工關(guān)節(jié)
ZrO2陶瓷于20世紀(jì)80年代中期開始應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)，由于氧化鋯存在三種晶形，并且在晶形轉(zhuǎn)化的時(shí)候會(huì)引起體積，使材料容易發(fā)生開裂，產(chǎn)生裂紋，影響其作為人工關(guān)節(jié)的使用壽命。因此和齒類材料一樣，純的氧化鋯也不能作為人工關(guān)節(jié)材料使用。為了提高氧化鋯的穩(wěn)定性，通過(guò)熱處理和添加一些摻雜穩(wěn)定劑，如 Y2O3、CeO2、MgO 等，來(lái)穩(wěn)定其晶體結(jié)構(gòu)，使其在常溫下能保持四方相，增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。1988 年，摻雜 Y2O3的四方晶相氧化鋯 (Y-TZP) 進(jìn)行人工關(guān)節(jié)臨床應(yīng)用，但Y-TZP在 150～400℃潮濕環(huán)境中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致 t-ZrO2失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致四方相向單斜相轉(zhuǎn)變，終會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能惡化，而人工關(guān)節(jié)假體在人體內(nèi)處于被體液所包裹的壞境中，這種惡化會(huì)導(dǎo)致 Y-TZP人工關(guān)節(jié)失敗的可能性增大。由于存在這種失敗的可能性，其無(wú)法 臨床應(yīng)用的可靠性和穩(wěn)定性。目前，Y-TZP 人工關(guān)節(jié)已經(jīng)停止使用[5]。
圖3. 第4代40mm大頭陶瓷對(duì)陶瓷人工全髖關(guān)節(jié)
初的陶瓷人工關(guān)節(jié)并不完善，陶瓷人工關(guān)節(jié)到目前為止已經(jīng)經(jīng)歷了四代工藝改進(jìn)，逐漸趨于完善。第四代人工陶瓷關(guān)節(jié)復(fù)合了氧化鋯等數(shù)種氧化晶體材料，其性能已較大幅度地優(yōu)越于第三代陶瓷關(guān)節(jié)，具有良好的韌性和強(qiáng)度。復(fù)合氧化鋯陶瓷材料后，晶體顆粒會(huì)更小。更重要的是，氧化鋯可以分散和吸收斷裂的能量，抑制裂紋擴(kuò)展。是目前應(yīng)用于臨床髖關(guān)節(jié)置換的好的假體材料。尤其是對(duì)于運(yùn)動(dòng)量較大的中青年患者，耐磨性佳的陶瓷材料是為理想的[6]。
03-氧傳感器
采用氧化鋯制成的傳感器有良好的導(dǎo)電性，在控制汽車尾氣、電廠鍋爐的燃燒上起到重要作用。汽車工業(yè)中在使用三催化轉(zhuǎn)化器降低排放污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的，氧化鋯式氧傳感器是基于氧化鋯固體電解質(zhì)的材料特性來(lái)檢測(cè)尾氣中氧濃度的，按檢測(cè)空燃比數(shù)值的范圍不同分為：窄型氧傳感器和寬型氧傳感器。窄型氧傳感器即“傳統(tǒng)氧傳感器”，只能檢測(cè)空燃比是大于或小于14.7；寬型氧傳感器即新式氧傳感器，簡(jiǎn)稱“空燃比傳感器”，能檢測(cè)的空燃比范圍為 23:1~11:1，且檢測(cè)精度高，不僅能使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀混合氣或濃混合氣控制，而且噴油量的控制更加。氧化鋯式氧傳感器是目前成熟，產(chǎn)量大的一種氧傳感器。是汽車排放控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其信號(hào)輸出特性直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放控制[7]。
圖4. 豐田汽車上使用的單元件型空燃比傳感器結(jié)構(gòu)
04-汽車尾氣凈化催化劑助劑
汽車尾氣凈化催化劑一般由三個(gè)部分組成：載體（董青石、氧化鋁）、助催化劑（納米涂層增大比表面積、同時(shí)作為儲(chǔ)氫材料）、催化劑（一般汽油車位鉑鈀銠等，柴油車為釩鎢鈦等）。其中鋯鈰固溶體復(fù)合氧化物材料作為助催化劑使用，是十分重要的涂層材料。其具備四個(gè)方面的特點(diǎn)：
1、鈰、鋯兩種金屬可在較寬范圍內(nèi)有復(fù)合；
2、高溫穩(wěn)定性好；
3、高氧化還原能力（Ce4+/Ce3+）;
4、高儲(chǔ)氧放氧能力。
這些特征是三催化劑使用鋯鈰固溶體后具有很高的低溫催化轉(zhuǎn)化能力。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)汽車尾氣催化劑材料鋯鈰固溶體的企業(yè)有威孚高科、貴研鉑業(yè)，博晶科技等。
另外，鋯鈰固溶體在傳感器材料、拋光材料、燃料電池、結(jié)構(gòu)材料高強(qiáng)度陶瓷等領(lǐng)域亦有廣泛的應(yīng)用。
05-化工合成芳烴催化劑
長(zhǎng)久以來(lái)，氧化鋯一直用于異構(gòu)合成研究。異構(gòu)合成是將合成氣高選擇性地轉(zhuǎn)化為異丁烯和異丁烷 ( i-C4) 的過(guò)程，主要以氧化鋯、氧化釷、氧化鈰等金屬氧化物為活性組分自 Pichler等第一次研究了異構(gòu)合成之后，氧化鋯以其較高的 i-C4選擇性、無(wú)放射性成為了異構(gòu)合成催化研究的核心。這種高選擇性地生成i-C4的現(xiàn)象一直被歸因于氧化鋯表面兼 具酸、堿性和氧化、還原性。氧化鋯有三種晶相: 單斜相、四方相和立方相，其晶相隨制備方法的改變而不同，不同晶相的氧化鋯表面性質(zhì)完全不同，從而影響催化活性及異構(gòu)合成的產(chǎn)物分布。楊成[8]等通過(guò)采用共沉淀法和水熱法制備了三種不同粒徑、不同結(jié)構(gòu)的納米氧化鋯催化劑，研究了其合成氣催化轉(zhuǎn)化性能。合成氣( CO+H2) 能在氧化鋯表面直接催化轉(zhuǎn)化生成芳烴，而芳烴的選擇性及收率受制于表面酸性質(zhì)。單斜相氧化鋯比四方相更有利于CO轉(zhuǎn)化，其中，比表面積較大、酸量較大的小粒徑氧化鋯表現(xiàn)出高的CO轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物收率; 而大晶粒單斜相氧化鋯表現(xiàn)出高的芳烴選擇性，這與其較高的酸性位密度相對(duì)應(yīng)。該應(yīng)用還未規(guī)模性在工業(yè)中應(yīng)用，但是如果單一的氧化鋯催化劑能夠?qū)⒑铣蓺庖徊酱呋D(zhuǎn)化為芳烴或高辛烷值產(chǎn)物，就可以規(guī)避由金屬、分子篩摻雜催化體系中活性中心不匹配的問(wèn)題，對(duì)未來(lái)能源的發(fā)展具有極深遠(yuǎn)的意義。
06-光纖連接器陶瓷插芯
圖6. 氧化鋯光纖連接器陶瓷插芯
納米氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（Nano-YSZ）粉體，因其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和極高的精密度等，可以用來(lái)制備光纖連接器的稀土結(jié)構(gòu)陶瓷光纖插芯（精密針）和套筒，是光纖網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用面廣并且需求量大的光纖無(wú)源器，是信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分[9]。
主要的光纖陶瓷插芯生產(chǎn)企業(yè)有中國(guó)的三環(huán)集團(tuán)、深圳太辰、威誼光通和寧波韻升等企業(yè)，日本的Adamant、京瓷、大平洋、精工，韓國(guó)大源，臺(tái)灣富士康集團(tuán)等。中國(guó)的陶瓷插芯產(chǎn)量（含在華外資企業(yè)的產(chǎn)量）接近總產(chǎn)量的93%。
07-移動(dòng)終端產(chǎn)品
隨著 5G、無(wú)線充電等新型傳輸方式的臨近，無(wú)線頻段越來(lái)越復(fù)雜，金屬機(jī)殼屏蔽將成為重大瓶頸。布局嚴(yán)格要求的5G天線，需要變換現(xiàn)有的金屬機(jī)殼材質(zhì)，陶瓷和玻璃都將成為可選方案。同時(shí)對(duì)于無(wú)線充電技術(shù)來(lái)講，金屬材料也是不友好的。因?yàn)?strong>目前大多數(shù)無(wú)線充電技術(shù)均采用電磁波原料，而金屬對(duì)于電磁波會(huì)造成干擾，使得充電率大大降低?？商娲牧嫌兴芰稀⒉ＡШ吞沾?。塑料易有刮痕，玻璃易碎，陶瓷材料憑借其優(yōu)異的物理特性正逐步滲透到智能手機(jī)的外觀件領(lǐng)域。
2014年金立手機(jī)推出以氧化鋯陶瓷作為背板材料的智能手機(jī)-天鑒W808，此后華為、小米等手機(jī)廠商相繼推出了該類型手機(jī)，逐漸使得氧化鋯陶瓷手機(jī)背殼被大眾知曉。小米MIX配備的全陶瓷機(jī)身，選擇僅次于藍(lán)寶石硬度的微晶鋯陶瓷作為坯料，經(jīng) 7 天 1500°C 高溫煅燒，莫氏硬度高達(dá)8.5 ，鑰匙、刀具等都不會(huì)造成任何磨損。
圖7. 小米MIX 全陶瓷機(jī)身
該行業(yè)目前還處于孕育期，大部分生產(chǎn)廠家還在投資布局階段。根據(jù)IDC公布的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2017年手機(jī)出貨量將達(dá)到15.3億部，未來(lái)5年將以3.8%的增速增長(zhǎng)。如果氧化鋯陶瓷作為機(jī)身后蓋發(fā)展樂(lè)觀，華為、小米、Iphone等幾大手機(jī)商大規(guī)模采用氧化鋯陶瓷后板，至2020年氧化鋯粉末在陶瓷手機(jī)背殼領(lǐng)域中的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到300億元左右。而且在市場(chǎng)需求方面，陶瓷部件中外廠商站在同一起跑線上，氧化鋯外觀件和指紋識(shí)別貼片領(lǐng)域?qū)⑹菄?guó)內(nèi)廠商的天下。
目前，VIVO、魅族、MOTO、一加等廠商已經(jīng)開始儲(chǔ)備陶瓷后蓋手機(jī)，iPhone 也在積極試樣氧化鋯陶瓷方案?，F(xiàn)在氧化鋯還未大規(guī)模放量，原因是成本高、產(chǎn)能不足，且生產(chǎn)工藝相對(duì)玻璃還是較復(fù)雜，因此目前還只適用于中高端手機(jī)。但近幾年通過(guò)三環(huán)集團(tuán)、長(zhǎng)盈精密、順絡(luò)電子、國(guó)瓷材料、伯恩、藍(lán)思科技等廠商的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)推進(jìn),成本、良率、產(chǎn)能問(wèn)題均得到一定程度的解決,預(yù)計(jì)手機(jī)陶瓷后蓋產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)在即,百億市場(chǎng)值得期待。
圖8. 指紋識(shí)別
在指紋解鎖應(yīng)用時(shí)，氧化鋯介電常數(shù)是藍(lán)寶石3倍，信號(hào)更靈敏，相較于 iPhone Touch ID 采用的 0.3mm 藍(lán)寶石蓋板，同等厚度識(shí)別度更高；或者同等識(shí)別度時(shí)可薄可厚，做厚時(shí)強(qiáng)度、抗摔性將顯著提高。預(yù)計(jì)未來(lái)5-10年，指紋識(shí)別將成為智能手機(jī)的標(biāo)配。
圖9. 氧化鋯陶瓷材質(zhì)的智能手環(huán)Amazifit
除此之外，氧化鋯陶瓷由于其耐磨，親膚以及獨(dú)特的美感，適合應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備，如智能手表、手環(huán)等。國(guó)內(nèi)小米手環(huán)制造商華米科技在2015年推出了氧化鋯陶瓷材質(zhì)的智能手環(huán)Amazifit。預(yù)計(jì)今后將有更多的氧化鋯陶瓷制智能穿戴設(shè)備推出。
08-坩堝
圖10. 氧化鋯陶瓷坩堝
在冶煉稀有、難熔貴金屬及合金時(shí)，由于需要加熱到較高溫度，一般材料難以滿足要求，采用氧化鋯制成的坩堝可加熱到 2430℃，氧化鋯成為高溫條件下使用坩堝的材料[11]。
09-特種刀具
圖11. 氧化鋯陶瓷刀具
陶瓷刀具在20世紀(jì)初期即有使用，但因其脆性局限其使用范圍。近年來(lái)，隨著納米復(fù)合氧化鋯復(fù)合材料的進(jìn)步，其韌性大幅改良。陶瓷刀從原有的航空航天等高科技領(lǐng)域開始擴(kuò)大到工業(yè)陶瓷刀具，現(xiàn)在，已廣泛應(yīng)用于日常生活領(lǐng)域中。氧化鋯可加工成各種刀具，氧化鋯陶瓷刀片是利用屬于非金屬材料的特種陶瓷原料加工而成,由于控制了原料純度和顆粒尺寸細(xì)化,并添加了各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改良其性能,同時(shí)通過(guò)顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機(jī)理的協(xié)同作用提高其斷裂韌性,使氧化鋯陶瓷具有優(yōu)異的性能，在具有傳統(tǒng)金屬刀具優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，還具有不生銹、健康、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為陶瓷鋼。
目前家用氧化鋯陶瓷刀有很多品牌，包括德國(guó)雙立人、日本京瓷，美迪亞MIDDIA、金澳、蘇泊爾等。
10-燃料電池
固體氧化物燃料電池用鋯基電解質(zhì)是SOFC中應(yīng)用為廣泛，研究多的電解質(zhì)材料[11]。立方穩(wěn)定ZrO2基電解質(zhì)材料擁有極大的離子電導(dǎo)率，在高溫下、氧化和還原氣氛中保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性，并且在很大的氧分壓范圍內(nèi)具有純的氧離子導(dǎo)電特性，同時(shí)具有很好的機(jī)械加工強(qiáng)度，可制作成致密膜電解質(zhì)，因此其滿足了固體氧化物燃料電池的幾乎所有要求，成為制備SOFC 電解質(zhì)材料的，是固體氧化物燃料電池的核心部件。其電解質(zhì)材料為釔穩(wěn)定納米氧化鋯（YSZ），正極為YSZ表面鍍Ni等金屬，適用于中大型燃料發(fā)電項(xiàng)目。
但固體氧化物燃料電池中的 ZrO2基固體電解質(zhì)運(yùn)行溫度太高(1000℃)，存在材料會(huì)緩慢分解、相際擴(kuò)散及金屬連接材料腐蝕等缺點(diǎn)。因此，將其工作溫度降低至中溫范圍(600~800℃)成為 SOFCs 發(fā)展的方向。但YSZ 電解質(zhì)在 600℃電導(dǎo)率僅為 0.001S/cm，電解質(zhì)電導(dǎo)率只有在0.05S/cm以上，才能實(shí)現(xiàn)SOFC的高功率密度，因此目前的 YSZ 電導(dǎo)率無(wú)法滿足高功率密度燃料電池的要求。為了提高ZrO2基固體電解質(zhì)材料電導(dǎo)率，科學(xué)工作者在 ZrO2的摻雜改性方面進(jìn)行大量研究，并取得了顯著成果[12]。Sc2O3 穩(wěn)定的ZrO2（ScSZ）在氧化鋯類固體電解質(zhì)中顯示了高的電導(dǎo)率，并且其高溫化學(xué)活性和熱膨脹系數(shù)與 YSZ 相同，便于選用配套的電極材料，是 YSZ 的重要替代材料。
隨著 SOFC 工藝發(fā)展的日趨成熟，部分歐美廠家突破了ScSZ 的合成工藝，使 ScSZ 開始了 SOFC電解質(zhì)膜的商用化進(jìn)程[11]。目前，美、日等國(guó)采用稀土鋯化合物作為電解質(zhì)材料突破了 SOFC 中溫操作技術(shù)，加工和運(yùn)行成本得以大幅降低，其商品化前景日漸明朗。ScSZ粉體的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了 SOFC 快速發(fā)展需求，供求短缺的矛盾日益凸顯[9]。
11-特種機(jī)械零部件
陶瓷材料的脆性限制了其應(yīng)用發(fā)展，納米陶瓷是解決陶瓷脆性一種重要的途徑。實(shí)驗(yàn)證明，可以利用ZrO2四方相相變?yōu)閱涡毕喈a(chǎn)生顯微裂痕和殘余應(yīng)力對(duì)陶瓷進(jìn)行增韌。當(dāng)ZrO2顆粒在納米級(jí)時(shí)轉(zhuǎn)變溫度可降到室溫以下。因此納米ZrO2能夠提高陶瓷的室溫強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度因子，從而使陶瓷韌性成倍提高。特種超韌型納米復(fù)合氧化鋯在軸承、軸套、閥球、殼體等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
12-耐火材料
由于氧化鋯的熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)性能穩(wěn)定，所以常用做耐火材料。用納米氧化鋯制備的耐火材料優(yōu)勢(shì)更加顯著，耐高溫（使用溫度可達(dá)2200℃）、強(qiáng)度高、絕熱性能好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)，主要用于操作溫度在2000℃以上的環(huán)境中。
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