[재료공학실험] 세라믹의 이온전도도 실험

1. 실험 목적 : 고체 전해질의 저항을 측정하여 이온전도도를 계산 할 수 있다.
여기서는 YSZ(Yttrium stabilized Zirconia)에서의 산소 이온 전도를 측정한다.

2. 이론적 배경
(YSZ)란 지르코니아에 이트리아가 첨가됨으로써 Zr4+이온 중 일부가 Y3+로 대체된다. 이에따라 4개의 O2- 이온 대신 3개의 O2- 이온으로 대체되며 결과적으로 산소빈자리(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다.

이러한 YSZ는 이러한곳에서 사용되는데
높은 경도와 화학적 안정성이 필요한 곳(예: 치관)
내화물 (예: 제트엔진)
가스 터빈의 단열 코팅재
이온전도성을 이용한 전자세라믹스
고체산화물 연료전지
높은 경도와 …