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  5. Dislocation‐tuned electrical conductivity in solid electrolytes (9YSZ): A micro‐mechanical approach
 
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2023
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Dislocation‐tuned electrical conductivity in solid electrolytes (9YSZ): A micro‐mechanical approach

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Hauptpublikation
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TUDa URI
tuda/11057
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-246723
DOI
10.26083/tuprints-00024672
Autor:innen
Muhammad, Qaisar Khushi ORCID 0000-0002-6976-7651
Valderrama, Marcela
Yue, Mengkun
Opitz, Alexander Karl
Taibl, Stefanie
Siebenhofer, Matthäus
Bruder, Enrico ORCID 0000-0001-9893-6349
Fleig, Jürgen
Fang, Xufei ORCID 0000-0002-3887-0111
Frömling, Till ORCID 0000-0002-8827-1926
Kurzbeschreibung (Abstract)

Tailoring the electrical conductivity of functional ceramics by introducing dislocations is a comparatively recent research focus, and its merits were demonstrated through mechanical means. Especially bulk deformation at high temperatures is suggested to be a promising method to introduce a high dislocation density. So far, however, controlling dislocation generation and their annihilation remains difficult. Although deforming ceramics generate dislocations on multiple length scales, dislocation annihilation at the same time appears to be the bottleneck to use the full potential of dislocations‐tailoring the electrical conductivity. Here, we demonstrate the control over these aspects using a micromechanical approach on yttria‐stabilized zirconia ‐ YSZ. Targeted indentation well below the dislocation annihilation temperature resulted in extremely dense dislocation networks, visualized by chemical etching and electron channeling contrast imaging. Microcontact‐impedance measurements helped evaluate the electrical response of operating individual slip systems. A significant conductivity enhancement is revealed in dislocation‐rich regions compared to pristine ones in fully stabilized YSZ. This enhancement is mainly attributed to oxygen ionic conductivity. Thus, the possibility of increasing the conductivity is illustrated and provides a prospect to transfer the merits of dislocation‐tuned electrical conductivity to solid oxygen electrolytes.

Freie Schlagworte

dislocations

mechanical deformatio...

nanoindentation

oxygen-ionic conducti...

SOEC

SOFC

solid electrolytes

yttria‐stabilized zir...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physikalische Metallkunde
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Journal of the American Ceramic Society
Startseite
6705
Endseite
6716
Jahrgang der Zeitschrift
106
Heftnummer der Zeitschrift
11
ISSN
1551-2916
Verlag
Wiley-Blackwell
Ort der Erstveröffentlichung
Oxford
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2023
Verlags-DOI
10.1111/jace.19291
PPN
513363181

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