Superschnelle Sauerstoffdiffusion in nanokristallinem Zirkonoxid

• Applicant: Professor Dr. Hans-Eckhardt Schaefer
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2005 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5443611

• Final Report Year: 2009

Final Report Abstract

Die Zielstellungen des Projekts wurden in dem kurzen Zeitraum erfolgreich erreicht. Insbesondere konnten erstmals weitgehend rissfreie Proben präpariert werden. In diesen Proben wurden erste Hinweise für eine schnelle Sauerstoffleitfähigkeit in den Grenzflächen von nanokristallinem, Y-dotiertem Zr02 (n-YSZ) beobachtet, in Analogie zu der von uns gefundenen schnellen Sauerstoffdiffusion, in Grenzflächen. Durch Aluminium-Dotierung kann die Kristallitgröße dichter nanokristalliner Proben auf ca 40 nm reduziert werden. Vorläufige ERDA-Messungen zeigen ebenfalls erste Hinweise für eine schnelle Sauerstoffdiffusion in den n-YSZ Grenzflächen. Zudem ist es erstmals gelungen, über die Implantation von 952r die Kationenselbstdiffusion in dem nanokristallinen Festkörperelektrolyten n-YSZ zu bestimmen. Diese 95Zr Diffusionskonstante ist in den Grenzflächen um ca 7 Größenordnungen höher als im Volumenkristall.

Publications

• Grain size reduction in fully dense nanocrystalline yttria-stabilized zirconia by Al doping. Phys. stat. sol. (a) 203, R 64-R65 (2006)
  A. Madubuonu, H. Drings, R. Roewer, and H.-E. Schaefer
  
• Preparation of crack-free nanocrystalline yttria-stabilized zirconia. Phys. Stat. sol. (RRL) 1, R7-R9 (2007)
  H. Drings, U. Bressmann, and H.-E. Schaefer
  
• Enhanced 95Zr diffusion in grain boundaries of nano-crystalline ZrO2 - 9.5mol% Y2O3. Phys. stat. sol. A 206, 54-58 (2009)
  H. Drings. U. Brossmann. H.-D. Carstanjen, A. Szökefalvi-Nagy, C. Noll and H.-E. Schaefer