(Phys.org) —La zirconia cúbica se ha favorecido durante mucho tiempo por su uso en bisutería. Conocido científicamente como zirconia estabilizada con itria, también es un conocido conductor de oxígeno, haciéndolo útil como electrolito en pilas de combustible de óxido sólido.

Investigadores de la Universidad de Delaware fabricaron recientemente el material en películas muy delgadas en la superficie de los cristales de zafiro utilizando una técnica llamada pulverización catódica para determinar si se podría mejorar la conductividad del oxígeno. permitiendo que las pilas de combustible de óxido sólido se conviertan en una fuente de energía eléctrica más económica y eficiente.

En su estudio, Joshua Hertz y su equipo examinaron el efecto de reducir el espesor de la zirconia estabilizada con itria hasta unos 6 nanómetros, aproximadamente 20 átomos de espesor.

El equipo de investigación descubrió que una consecuencia de hacer que el material sea tan delgado es que la distancia entre los átomos aumenta, estirándose hasta aproximadamente un 2 por ciento.

"Esto puede parecer una pequeña cantidad, pero representa un efecto muy grande para este material, cuales, como la mayoría de las cerámicas, no se estira fácilmente, "explicó Hertz, profesor asistente de ingeniería mecánica.

Más importante, el estiramiento aumentó la conductividad del oxígeno del material en un factor de 10.

Esta conductividad mejorada puede abrir la puerta a dispositivos electroquímicos de estado sólido más eficientes y duraderos, como celdas de combustible de óxido sólido y sensores de oxígeno que pueden operar a temperaturas reducidas.

El equipo informó sus hallazgos en Letras de física aplicada , una revista científica de alto impacto. El artículo se titula "Conductividad iónica mejorada en películas delgadas de zirconia estabilizada con itria estirada".

"Creemos que métodos similares pueden ser útiles para baterías y otros dispositivos que utilizan diferentes materiales de electrolitos sólidos, "añadió el autor principal del artículo, Jun Jiang, estudiante de doctorado de la UD que estudia ciencia e ingeniería de materiales.