L’uso principale della zirconia è nella produzione di ceramiche dure, come in odontoiatria, con altri usi tra cui come rivestimento protettivo su particelle di pigmenti di biossido di titanio, come materiale refrattario, in isolamento, abrasivi e smalti.
La zirconia stabilizzata viene utilizzata nei sensori di ossigeno e nelle membrane delle celle a combustibile perché ha la capacità di consentire agli ioni di ossigeno di muoversi liberamente attraverso la struttura cristallina ad alte temperature. Questa elevata conducibilità ionica (e una bassa conducibilità elettronica) lo rende uno dei più utili elettroceramica. Il biossido di zirconio è anche usato come elettrolita solido nei dispositivi elettrocromici.
La zirconia è un precursore del titanato di zirconato di piombo elettroceramico (PZT), che è un dielettrico ad alta K, che si trova in una miriade di componenti.
Niche usesEdit
La bassissima conducibilità termica della fase cubica di zirconia ha anche portato al suo uso come rivestimento di barriera termica, o TBC, nei motori a getto e diesel per consentire il funzionamento a temperature più elevate. Termodinamicamente, maggiore è la temperatura di funzionamento di un motore, maggiore è l’efficienza possibile. Un altro uso a bassa conduttività termica è un isolamento in fibra ceramica per forni a crescita cristallina, isolamento a pila di celle a combustibile e sistemi di riscaldamento a infrarossi.
Questo materiale è utilizzato anche in odontoiatria nella produzione di controtelai per la costruzione di restauri dentali come corone e ponti, che vengono poi impiallacciati con una convenzionale porcellana feldspatica per motivi estetici, o di protesi dentali forti ed estremamente resistenti costruite interamente in zirconia monolitica, con un’estetica limitata ma in costante miglioramento. La zirconia stabilizzata con ittria (ossido di ittrio), nota come zirconia stabilizzata con ittria, può essere utilizzata come materiale di base resistente in alcuni restauri di corone in ceramica completa.
Trasformazione la zirconia temprata viene utilizzata per realizzare coltelli in ceramica. A causa della durezza, le posate con bordi in ceramica rimangono affilate più a lungo dei prodotti con bordi in acciaio.
Grazie alla sua infusibilità e luminosità brillante quando incandescente, è stato utilizzato come ingrediente di bastoncini per la ribalta.
La zirconia è stata proposta per elettrolizzare il monossido di carbonio e l’ossigeno dall’atmosfera di Marte per fornire sia combustibile che ossidante che potrebbe essere usato come riserva di energia chimica per l’uso con il trasporto di superficie su Marte. I motori di monossido di carbonio / ossigeno sono stati suggeriti per l’uso precoce del trasporto di superficie in quanto sia il monossido di carbonio che l’ossigeno possono essere prodotti direttamente dall’elettrolisi della zirconia senza richiedere l’uso di nessuna delle risorse idriche marziane per ottenere idrogeno, che sarebbe necessario per la produzione di metano o qualsiasi combustibile a base di idrogeno.
La zirconia può essere utilizzata come fotocatalizzatore poiché il suo elevato gap di banda (~5 eV) consente la generazione di elettroni e fori ad alta energia. Alcuni studi hanno dimostrato l’attività dello zirconio drogato (al fine di aumentare l’assorbimento della luce visibile) in composti organici degradanti e riducendo il Cr(VI) dalle acque reflue.
La zirconia è anche un potenziale materiale dielettrico ad alta k con potenziali applicazioni come isolante nei transistor.
Il biossido di zirconio inoltre è impiegato nella deposizione dei rivestimenti ottici; è un materiale ad alto indice utilizzabile dal vicino UV al medio IR, a causa del suo basso assorbimento in questa regione spettrale. In tali applicazioni, è tipicamente depositato da PVD.
Nella produzione di gioielli, alcuni casi di orologi sono pubblicizzati come “ossido di zirconio nero”. Nel 2015 Omega ha rilasciato un orologio completamente ZrO2 chiamato “The Dark Side of The Moon” con cassa in ceramica, lunetta, pulsanti e chiusura, pubblicizzandolo come quattro volte più duro dell’acciaio inossidabile e quindi molto più resistente ai graffi durante l’uso quotidiano.
Diamante simulantEdit
I singoli cristalli della fase cubica di zirconia sono comunemente usati come simulante di diamanti in gioielleria. Come il diamante, la zirconia cubica ha una struttura cristallina cubica e un alto indice di rifrazione. Discernere visivamente una gemma di zirconia cubica di buona qualità da un diamante è difficile, e la maggior parte dei gioiellieri avrà un tester di conducibilità termica per identificare la zirconia cubica dalla sua bassa conducibilità termica (il diamante è un ottimo conduttore termico). Questo stato di zirconia è comunemente chiamato cubic zirconia, CZ o zircone dai gioiellieri, ma il cognome non è chimicamente accurato. Lo zircone è in realtà il nome minerale per il silicato di zirconio naturale (ZrSiO4).