بہترین کارکردگی کے ساتھ ساختی سیرامک ہونے کے علاوہ ، زرکونیا سیرامکس بھی ایک خاص فنکشنل سیرامک مواد ہیں۔ مثال کے طور پر ، زرکونیا میں منفرد برقی خصوصیات ہیں۔ سیدھے الفاظ میں ، زرکونیا میں کم درجہ حرارت کی موصلیت اور اعلی درجہ حرارت کی چالکتا کی خصوصیات ہیں۔ ایک خصوصیت زرکونیم آکسائڈ کو سینسر ، ٹھوس ریاست بیٹریاں ، غیر نامیاتی حرارتی عناصر وغیرہ میں ایک اہم اطلاق بناتی ہے۔
ZrO2 کی برقی خصوصیات
چاہے یہ خالص ZrO2 ہو یا Doped ZrO2 ، وہ کمرے کے درجہ حرارت پر انسولیٹر ہوتے ہیں ، جن کی مزاحمت 1010Ω · سینٹی میٹر سے زیادہ ہوتی ہے ، لیکن ان کی اعلی درجہ حرارت کی چالکتا اچھی ہوتی ہے ، مزاحمت کے منفی درجہ حرارت کے گتانک کے ساتھ ، مزاحمت 104Ω · سینٹی میٹر 1000 پر ہوتی ہے۔ C ، 1700 ° C جب یہ صرف 6 ～ 7Ω · سینٹی میٹر ہے۔
پہلے اصول کے حساب کے مطابق ، ZrO2 کے الیکٹرانک ڈھانچے میں ، والنس بینڈ اور ترسیل بینڈ کی الیکٹران مدار توانائی کی سطح کرسٹل ڈھانچے کے لحاظ سے الیکٹران مداروں کی تعداد میں مختلف ہیں۔ ZrO2 کا والنس بینڈ فل بینڈ ہے ، اور کنڈکشن بینڈ بھی ایک خاص مقدار میں الیکٹرانوں سے بھرا ہوا ہے۔ ZrO2 کے کمرے کے درجہ حرارت کی موصلیت کی کارکردگی بنیادی طور پر والنس بینڈ اور ترسیل بینڈ کے درمیان ضرورت سے زیادہ بینڈوڈتھ کی وجہ سے ہے ، اور کمرے کے درجہ حرارت پر بجلی چلانا ناممکن ہے۔ . ڈوپنگ کے بعد ، حرام بینڈ میں نئی توانائی کی سطح (ڈونر انرجی لیول یا قبول کرنے والی انرجی لیول) بنائی جا سکتی ہے ، تاکہ ممنوعہ بینڈ کی چوڑائی کم ہو جائے ، لیکن کمرے کے درجہ حرارت پر اب بھی کوئی چالکتا نہیں ہے ، بنیادی طور پر کمرے میں ZrO2 کی وجہ سے درجہ حرارت الیکٹران کی نقل و حرکت بہت کم ہے۔ لہذا ، چاہے یہ اعلی پاکیزگی ZrO2 ہو یا ڈوپڈ ZrO2 ، دونوں کمرے کے درجہ حرارت پر اعلی موصلیت کی خصوصیات کی نمائش کرتے ہیں۔
ZrO2 کا بنیادی ترسیل کا طریقہ کار آکسیجن کی خالی جگہوں کی سمت منتقلی سے آتا ہے ، اور درجہ حرارت اور آکسیجن کے جزوی دباؤ کے فرق میں اضافے کے ساتھ چالکتا بڑھ جاتی ہے۔ ایسے ماحول میں جہاں درجہ حرارت تقریبا 800 800 ° C سے زیادہ ہو ، ZrO2 کی چالکتا بہت بہتر ہو جاتی ہے ، اور Zr02 کی چالکتا درجہ حرارت کے ساتھ صف بندی سے تبدیل ہوتی ہے ، یعنی زیادہ درجہ حرارت ، ZrO2 کی چالکتا مضبوط ہوتی ہے۔
conduct کیا چالکتا میں لامحدود بہتری آئے گی؟
نہیں کریں گے! ایک جرمن اسکالر گوکس نے ایک جائزے میں بتایا کہ ZrO2 کی کوندکٹو خصوصیات الیکٹرانک چالکتا سے مختلف ہیں۔ آئن کو چلانے والا ZrO2 مواد زیادہ سے زیادہ آئنک چالکتا کو مناسب خالی جگہ کی حالت میں حاصل کر سکتا ہے ، جو زیادہ سے زیادہ خالی جگہ سے زیادہ ہے۔ حراستی کی بنیاد پر مزید خالی آسامیاں شامل کرنے سے آئن چالکتا میں کمی آئے گی۔ لہذا ، اعلی درجہ حرارت پر ZrO2 کی چالکتا میں غیر معینہ مدت تک اضافہ نہیں کیا جا سکتا۔ مثال کے طور پر ، نانو اسٹرکچرڈ ZrO2 کی آئن چالکتا میں کمی بنیادی طور پر اندرونی انٹرفیس کے زیادہ اثر و رسوخ کی وجہ سے ہوتی ہے ، جو آئن کی منتقلی میں کمی کا باعث بنتی ہے۔ چونکہ مستحکم ZrO2 میں اسپیس چارج پرت تقریبا 2.5nm ہے ، صرف اس صورت میں جب نینو پارٹیکل کا سائز 5nm سے کم ہو تو الیکٹران کی منتقلی کو کوانٹم سائز اثر کی وجہ سے ہوگا۔ ظاہر ہے کہ اس صورتحال کو بڑے پیمانے پر حاصل کرنا مشکل ہے۔
