快离子导体陶瓷是指电导率可以和液体电解质或熔盐相比拟的固态离子导体陶瓷，又称为电解质陶瓷。这类陶瓷集金属电学性质和陶瓷结构特性为一身的高性能功能材料，具有优异的抗氧化性、抗腐蚀性、耐高温性和高机械强度等特性。
快离子导体又称为固体电解质（导电陶瓷），其晶体结构一般由两套晶格组成，一套是由骨架离子构成的固体晶体，另一套是由迁移离子构成的亚晶格。在迁移离子晶格中，缺陷浓度高达10²²/㎝²，以至于迁移离子位置的数目大大超过迁移离子本身的数目，使所有离子都能迁移，增加载流子浓度。同时还可以发生离子的协同运动，降低电导活化能，使电导率大大增加。快离子导体材料由于具有上述优异性能而广泛用于固体燃料电池、电致变色材料及高温传感器等。
下面对其制备方法及应用情况作简单介绍：
1 快离子导体陶瓷的制备
目前快离子导体陶瓷的制备方法，主要有溶胶-凝胶法、高温固相烧结法、化学气相沉积法、射频溅射沉积法、水热法和激光熔凝合成法等。
①1.固相烧结法
是一种制备快离子导体的传统方法，该法研究专家更多。固相烧结法制备出的快离子导电陶瓷耐高温性较强，但合成时能耗高，烧结致密低，而且烧结时金属离子容易从母体中迁移出来而损失掉，从而影响陶瓷的电导率性质。
②溶胶-凝胶法
该法以Ce2(C2O4)3等金属有机盐和金属醇盐为前驱体，用溶剂溶解成特定浓度的金属盐溶液，加热蒸发得到溶胶，干燥后煅烧、压制成形、焙烧使其致密，自然冷却至室温得到导电陶瓷。此法的合成温度低、产品纯度高，粒径小，可以减小或消除晶界电阻，且反应过程易控制。但一般要用金属醇盐和有机盐为原料，其成本较高且易造成污染。
③水热法
首先将原料按一定配比混合、搅拌均匀，制成浆状物，然后装入带有衬套的不锈钢反应釜中，在300℃下晶化5~7天，经洗涤干燥后得所需产物。
④激光熔凝法
此法是利用比相变硬化时更高的激光能量，使金属表层快速熔化，并使熔化金属和基体金属之间有很大的温度梯度。激光移开后，熔化金属快速凝固，表面的缺陷和微裂纹可被熔合。
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2 快离子导体陶瓷的应用
快离子导体和电子导体的不同之处在于它的电荷载体是离子。因此，在传输电荷的同时伴随着离子的迁移。正是由于这种特性，使它具有多方面区别于电子导体的用途。例如：电池的隔膜材料，离子选择电极，气敏传感器，库仑计，可变电阻器，电积分器，双层电容器，电色显示器等，其发展现状简述如下：
①高温燃料电池
用稳定ZrO2快离子导体作为固体电解质的第一个高温燃料电池建于1937年。快离子导体作为电解质材料的性能要求主要有：高的氧离子（或质子）导电性，低的电子导电性，在工作和制造换季下有高的化学稳定性和晶体稳定性。高温燃料电池中发展最快的是固体氧化物燃料电池。
②电致变色材料
关于电致变色材料的变色机理存在多种“假设”理论，其中已被接受的理论是双注理论。即认为变色是由于材料中的离子和电子注入或抽出而产生的，其过程可分为阴极得电子着色和阳极失电子着色两平行过程。用作电致变色器的快离子导体，除要求室温下具有高的离子电导率外，还要去具有非常低的电子电导率，在所要求的光谱区内具有高的透射率或反射率、易成模、较好的化学和机械稳定性及可动离子在变色层中具有很高的离子电导率，但由于各种条件的限制，可用作电致变色器件快离子导体的固体材料不多。目前研究开发的电致变色材料有氧化锆离子导体、Li+在Ta2O5离子导体膜上的改性及Na-Al2O3离子导体等。
现在已经用快离子导体材料涂在普通玻璃上制成电致变色智能玻璃，其反射率和透射率能根据温度、光强或热点等自动调节。另外还可将快离子导体用于透明导电薄膜等材料。
③传感器材料
由于快离子导体具有优异的离子传导性，只是其可作为传感器中的理想材料。目前开发应用的主要有高温传感器、气敏传感器和湿敏传感器。离子导体主要用作固体电解质基质，两端有电极，当环境温度或氧气分压等产生变化时，使电极电压发生变化。用离子导体作基质的优点是传导速度快，对应传感器的灵敏度高。
3 发展前景
快离子导体在能源、冶金、环境保护、电化学器件等领域中有着广阔的应用前景，人们也正在努力寻找更多廉价且常温下具有高离子导电率的快离子导体陶瓷。由于快离子导体主要用于器件当中，研究其在不同条件下与不同材料相互配合的性能也尤为重要。
CERADIR 整理
