Cirkonio dioksidas, taip pat žinomas kaip cirkonio dioksidas (ZrO2), pasižymi unikaliomis elektrinėmis savybėmis, kurios skiriasi priklausomai nuo jo kristalinės struktūros ir priedų. Gryna forma cirkonis paprastai laikomas izoliatoriumi, o tai reiškia, kad jis blogai praleidžia elektrą. Taip yra todėl, kad gryno cirkonio kristalinė struktūra yra stabili kubinėje formoje esant aukštai temperatūrai, o medžiagoje trūksta laisvųjų elektronų arba mobiliųjų krūvininkų, reikalingų elektros laidumui užtikrinti.
Deguonies jonų laidumas
Tačiau cirkonis gali virsti fazėmis žemesnėje temperatūroje, paprastai apie 1170 laipsnių Celsijaus, todėl susidaro tetragoninė kristalų struktūra. Dėl šios transformacijos gardelėje atsiranda laisvų deguonies vietų, sukuriant laisvas deguonies jonų vietas, kurios gali veikti kaip krūvininkai. Šis deguonies jonų laidumas yra reikšmingas, todėl iš dalies stabilizuotas cirkonis (PSZ) yra gerai žinomas deguonies jonų laidininkas. PSZ dažniausiai naudojamas kaip elektrolito medžiaga kietojo oksido kuro elementuose (SOFC) ir deguonies jutikliuose.
Elektroninis laidumas
Be deguonies jonų laidumo, cirkonis taip pat gali turėti elektroninį laidumą, kai į jo struktūrą įvedami tam tikri priedai. Itriu stabilizuotas cirkonis (YSZ), kai itrio oksidas (Y2O3) pridedamas prie cirkonio, yra puikus pavyzdys. YSZ plačiai naudojamas kaip elektrolitas aukštos temperatūros kuro elementuose, pavyzdžiui, kietojo oksido kuro elementuose. Pridėjus itrio, kubinė fazė stabilizuojasi kambario temperatūroje, todėl pasiekiamas didelis joninis ir elektroninis laidumas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad cirkonio oksido elektrines savybes galima modifikuoti įvedant priedus arba veikiant jį tam tikromis sąlygomis, o tai lemia skirtingą elektros laidumo laipsnį. Dėl galimybės kontroliuoti jo laidumą cirkonis yra universali medžiaga, naudojama įvairiuose elektroniniuose ir elektrocheminiuose įrenginiuose.
