Análisis comparativo de las propiedades eléctricas de zirconia estabilizada con Itrio, obtenida por tres rutas, aplicadas a sensores de oxígeno

Abstract

En el presente proyecto de grado se muestra el estudio comparativo de las propiedades eléctricas del óxido de zirconio estabilizado al 8 por ciento con moles de itrio. Este compuesto se considera el conductor aniónico más ampliamente utilizado como electrolito sólido en sensores de oxígeno, permitiendo observar el rendimiento del proceso de combustión y la disminución de la contaminación ambiental ocasionado por mala combustión. Para obtener el compuesto estabilizado, se sintetizó por tres rutas distintas: estado sólido convencional, complejo polimerizable (Pechini) y coprecipitación de oxalatos. La formación de la fase se estudió mediante difractometría de rayos X, la morfología que presenta cada uno de los compuestos sintetizados se estudió mediante Microscopia Electrónica de Barrido. La cuantificación y determinación de parámetros estructurales se realizó por refinamiento de estructuras cristalinas por el método de H. Rietveld. Los gránulos previamente sinterizados, se usaron para hacer análisis de las propiedades eléctricas (conductividad y pérdida dieléctrica), realizando una comparación de las propiedades de este sistema, en función de los métodos de obtención del mismo y de la atmósfera de medición (ambiente y de nitrógeno (N2)). Se vio que la mejor ruta de síntesis para la obtención del compuesto estabilizado (Y0.08 Zr0.92O2+), fue la ruta de complejo Polimerizable (Pechini), debido a que presenta el mayor porcentaje (73.6 ± 5), de la fase tetragonal (fase requerida). También para los propósitos del trabajo, el mejor método de síntesis que presenta sobresalientes propiedades eléctricas, fue la muestra que se obtuvo por la ruta de Coprecipitación, debido a que presenta una morfología más compacta; además, de presentar medidas de conductividad, pérdida dieléctrica mucho mejores a las otras rutas de síntesis. Finalmente se vio que el cambio de atmosfera de ambiente a nitrógeno hace que se dificulte el transporte eléctrico, debido a la disminución de oxígeno, la cual hace que este tipo de materiales sean sensibles a la detección de gases.