(Phys.org) - A zircônia cúbica há muito é favorecida por seu uso em bijuterias. Conhecida cientificamente como zircônia estabilizada com ítria, também é um conhecido condutor de oxigênio, tornando-o útil como um eletrólito em células de combustível de óxido sólido.

Pesquisadores da Universidade de Delaware fabricaram recentemente o material em filmes muito finos na superfície dos cristais de safira usando uma técnica chamada de pulverização catódica para determinar se a condutividade do oxigênio poderia ser melhorada, permitindo que as células de combustível de óxido sólido se tornem uma fonte de energia elétrica mais econômica e eficiente.

Em seu estudo, Joshua Hertz e sua equipe examinaram o efeito da redução da espessura da zircônia estabilizada com ítria para cerca de 6 nanômetros - cerca de 20 átomos de espessura.

A equipe de pesquisa descobriu que uma consequência de tornar o material tão fino é que a distância entre os átomos aumenta, estendendo-se até cerca de 2 por cento.

"Isso pode soar como uma pequena quantidade, mas representa um efeito muito grande para este material, que, como a maioria das cerâmicas, não se estica facilmente, "explicou Hertz, professor assistente de engenharia mecânica.

Mais importante, o alongamento aumentou a condutividade do oxigênio do material por um fator de 10.

Essa condutividade melhorada pode abrir a porta para dispositivos eletroquímicos de estado sólido mais eficientes e duráveis, como células de combustível de óxido sólido e sensores de oxigênio que podem operar em temperaturas reduzidas.

A equipe relatou suas descobertas em Cartas de Física Aplicada , uma revista científica de alto impacto. O artigo é intitulado "Melhor condutividade iônica em filmes finos de zircônia estabilizada com ítria".

"Acreditamos que métodos semelhantes podem ser úteis para baterias e outros dispositivos que usam diferentes materiais de eletrólito sólido, "acrescentou o principal autor do jornal, Jun Jiang, um aluno de doutorado da UD que estuda ciência e engenharia de materiais.