เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยอิตเทรียมออกไซด์ ( YSZ ) เป็นเซรามิกที่โครงสร้างผลึกทรงลูกบาศก์ของเซอร์โคเนียมไดออกไซด์มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้องโดยการเติมอิตเทรียมออกไซด์ออกไซด์เหล่านี้มักเรียกว่า "เซอร์โคเนีย" ( Zr₂O₃ และ "อิตเทรียมออกไซด์" ( Y₂O₃ ) มาของชื่อนี้

เซอร์โคเนียมไดออกไซด์บริสุทธิ์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสจากโมโนคลินิก (เสถียรที่อุณหภูมิห้อง) ไปเป็นเตตระโกนัล (ที่ประมาณ 1173  °C) และจากนั้นไปเป็นคิวบิก (ที่ประมาณ 2370  °C) ตามแผนภาพที่แสดง

โมโนคลินิก (1173  °C) ↔ เตตระโกนัล (2370  °C) ↔ คิวบิก (2690  °C) ↔ หลอมเหลว

ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ เซอร์โคเนียอาจมีการขยายตัวของปริมาตรได้ถึง 5-6% ^{[ 1 ]}การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถก่อให้เกิดความเครียดภายใน ส่งผลให้เกิดการแตกร้าวหรือแตกหักในวัสดุเซรามิก^{[ 2 ]}

การได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์เซรามิกเซอร์โคเนียเผาผนึกที่เสถียรนั้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรขนาดใหญ่ประมาณ 5% ที่เกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนจากเตตระโกนัลเป็นโมโนคลินิก การทำให้โพลีมอร์ฟลูกบาศก์ของเซอร์โคเนียมีความเสถียรในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นนั้นทำได้โดยการแทนที่ไอออน Zr ⁴⁺ บางส่วน ( รัศมีไอออน 0.82  Å ซึ่งเล็กเกินไปสำหรับแลตติสฟลูออไรต์ ในอุดมคติ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเซอร์โคเนียลูกบาศก์) ในโครงผลึกด้วยไอออนที่มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย เช่น ไอออน Y ³⁺ (รัศมีไอออน 0.96  Å) วัสดุเซอร์โคเนียที่เจือปนที่ได้นี้เรียกว่าเซอร์โคเนียเสถียร^{[ 3 ]}

วัสดุที่เกี่ยวข้องกับ YSZ ได้แก่ เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วย แคลเซียมแมกนีเซียเซเรียหรืออะลูมินาหรือเซอร์โคเนียที่เสถียรบางส่วน (PSZ) เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วย แฮฟเนีย มี ค่าการนำความร้อนต่ำกว่าประมาณ 25% ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเป็นฉนวนความร้อน มากขึ้น ^{[ 4 ]}

แม้ว่า YSZ 8–9 โมล % จะเป็นที่ทราบกันดีว่าไม่สามารถคงตัวได้อย่างสมบูรณ์ในเฟส YSZ ลูกบาศก์บริสุทธิ์จนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 1000 °C ^{[ 5 ]}  

คำย่อที่ใช้กันทั่วไปร่วมกับเซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยอิตเทรียม ได้แก่:

• เซอร์โคเนียที่เสถียรบางส่วน ZrO :
  • PSZ – เซอร์โคเนียที่เสถียรบางส่วน
  • TZP – ผลึกเซอร์โคเนียแบบเตตระโกนัล
  • 4YSZ: เซอร์โคเนียที่เสถียรบางส่วนด้วยออกไซด์( Y₂O₃ โม ล%
• เซอร์โคเนียที่เสถียรอย่างสมบูรณ์ ZrO :
  • FSZ – เซอร์โคเนียที่เสถียรอย่างสมบูรณ์
  • CSZ – ลูกบาศก์เซอร์โคเนียเสถียร
  • 8YSZ – ประกอบด้วย  8 โมลเปอร์เซ็นต์ และที่ เสถียร สมบูรณ์
  • 8YDZ – ZrO2 ที่เจือด้วย ล% : วัสดุนี้ไม่เสถียรอย่างสมบูรณ์และสลายตัวที่อุณหภูมิใช้งานสูง ดูย่อหน้าถัดไป^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} )

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนขึ้นอยู่กับการปรับปรุงคุณสมบัติของเซอร์โคเนีย ดังนี้:

• โมโนคลินิก: 7 x 10 ⁻⁶ /K ^{[ 8 ]}
• เตตระโกนัล: 12 x 10 ⁻⁶ /K ^{[ 8 ]}
• Y O เสถียร: 10.5 x 10 ⁻⁶ /K ^{[ 8 ]}

เมื่อเติมอิตเทรียลงในเซอร์โคเนียบริสุทธิ์ (เช่น YSZ ที่เสถียรอย่างสมบูรณ์) ไอออน Y ³⁺จะแทนที่ Zr ⁴⁺บนซับแลตติซแคตไอออนิก ทำให้เกิดช่องว่างออกซิเจนเนื่องจากความเป็นกลางของประจุ: ^{[ 9 ]}

${\displaystyle {\text{Y}}_{2}{\text{O}}_{3}\to 2{\text{Y}}_{\text{Zr}}'+3{\text{O}}_{\text{O}}^{\text{x}}+{\text{V}}_{\text{O}}^{\bullet \bullet }{\text{ with }}[{\text{V}}_{\text{O}}^{\bullet \bullet }]={\frac {1}{2}}[{\text{Y}}_{\text{Zr}}'],}$

หมายความว่าไอออน Y ³⁺ สองตัว จะสร้างช่องว่างหนึ่งช่องบนโครงสร้างย่อยของไอออนลบ ซึ่งทำให้เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยอิตเทรียมสามารถนำไฟฟ้าไอออน O ²⁻ ได้ ในระดับปานกลาง (และด้วยเหตุนี้จึงนำไฟฟ้าได้) ที่อุณหภูมิสูง ความสามารถในการนำไฟฟ้าไอออน O ²⁻ นี้ ทำให้เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยอิตเทรียมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเป็นอิเล็กโทรไลต์ของแข็งในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง

สำหรับความเข้มข้นของสารเจือปนต่ำ การนำไฟฟ้าไอออนของเซอร์โคเนียที่เสถียรจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ Y2O3 ที่เพิ่มขึ้น โดยค่าสูงสุดประมาณ 8–9 ล% แทบจะไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (800–1200 °C) ^{[ 3 ] [ 5 ]}น่าเสียดายที่ YSZ 8–9 โมล% (8YSZ, 8YDZ) ยังพบว่าอยู่ในบริเวณ 2 เฟส (c+t) ของแผนภาพเฟส YSZ ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ซึ่งทำให้วัสดุสลายตัวเป็นบริเวณที่อุดมไปด้วย Y และพร่อง Y ในระดับนาโนเมตร และส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพทางไฟฟ้าในระหว่างการใช้งาน^{[ 6 ]}การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคและทางเคมีในระดับนาโนเมตรนั้นมาพร้อมกับการลดลงอย่างมากของการนำไฟฟ้าไอออนออกซิเจนของ 8YSZ (การเสื่อมสภาพของ 8YSZ) ประมาณ 40% ที่ 950 °C ภายใน 2500 ชั่วโมง^{[ 7 ]}ร่องรอยของสิ่งเจือปน เช่น Ni ที่ละลายอยู่ใน 8YSZ เช่น เนื่องจากการผลิตเซลล์เชื้อเพลิง อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่ออัตราการสลายตัว (เร่งการสลายตัวตามธรรมชาติของ 8YSZ หลายเท่า) จนทำให้การนำไฟฟ้าเสื่อมลงจนกลายเป็นปัญหาที่อุณหภูมิการทำงานต่ำในช่วง 500–700 °C ^{[ 10 ]}      

ปัจจุบัน เซรามิกที่มีโครงสร้างซับซ้อนมากขึ้น เช่น เซอร์โคเนียที่เติมสารอื่นร่วมด้วย (เช่น สแกนเดีย) กำลังถูกนำมาใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ของแข็ง

YSZ มีการใช้งานหลายด้าน:

• เนื่องจากมีความแข็งและไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมี (เช่นใช้ทำครอบฟัน )
• ใช้เป็นวัสดุทนไฟ (เช่น ในเครื่องยนต์ไอพ่น)
• ใช้เป็นสารเคลือบป้องกันความร้อนในกังหันก๊าซ
• ใน ฐานะที่เป็น อิเล็กโทรเซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติในการนำไอออน (เช่น ใช้ในการหาปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสีย วัดค่า pH ในน้ำอุณหภูมิสูง และในเซลล์เชื้อเพลิง)
• YSZ ถูกนำ มาใช้ในการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง (SOFC) โดยใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ แข็ง ซึ่งช่วยให้ไอออนออกซิเจนนำไฟฟ้าได้ในขณะที่ปิดกั้นการนำไฟฟ้าอิเล็กตรอน เพื่อให้เกิดการนำไอออนที่เพียงพอ SOFC ที่ใช้อิเล็กโทรไลต์ YSZ ต้องทำงานที่อุณหภูมิสูง (800–1000  °C) ^{[ 11 ]}แม้ว่า YSZ จะรักษาความแข็งแรงเชิงกลไว้ได้ที่อุณหภูมิเหล่านั้นซึ่งเป็นข้อดี แต่อุณหภูมิสูงที่จำเป็นมักเป็นข้อเสียของ SOFC ความหนาแน่นสูงของ YSZ ยังจำเป็นเพื่อแยกเชื้อเพลิงก๊าซออกจากออกซิเจนทางกายภาพ มิฉะนั้นระบบทางเคมีไฟฟ้าจะไม่ผลิตพลังงานไฟฟ้า^{[ 12 ] [ 13 ]}
• เนื่องจากมีความแข็งและคุณสมบัติทางแสงที่ดีในรูปผลึกเดี่ยว (ดู " เซอร์โคเนียลูกบาศก์ ") จึงนิยมใช้ทำเครื่องประดับ
• ใช้เป็นวัสดุสำหรับ ใบ มีดที่ไม่ใช่โลหะซึ่งผลิตโดยบริษัท Boker และ Kyocera
• ในส่วนผสมของสารละลายน้ำสำหรับงานเซรามิกและซีเมนต์แบบทำเอง ส่วนผสมเหล่านี้ประกอบด้วยเส้นใย YSZ ขนาดเล็กมากหรืออนุภาคขนาดเล็กกว่าไมโครเมตร มักมีสารยึดเกาะเป็นโพแทสเซียมซิลิเกตและเซอร์โคเนียมอะซิเตต (ที่ค่า pH เป็นกรดอ่อนๆ) การยึดเกาะจะเกิดขึ้นเมื่อกำจัดน้ำออก วัสดุเซรามิกที่ได้นั้นเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงมาก
• YSZ ที่เจือด้วยวัสดุธาตุหายากสามารถทำหน้าที่เป็นฟอสฟอร์เทอร์โมกราฟิกและวัสดุเรืองแสงได้^{[ 14 ]}
• ในอดีตใช้สำหรับทำแท่งเรืองแสงในโคมไฟเนิร์นสต์
• เป็นสารเคลือบทนความร้อนสูง ผลิตโดยบริษัท ZYP Coatings, Inc.
• ในฐานะปลอกจัดตำแหน่งความแม่นยำสูงสำหรับเฟอร์รูลตัวเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง^{[ 15 ]}
• YSZ เป็นชั้นบัฟเฟอร์ทั่วไปสำหรับการเจริญเติบโตแบบเอพิแทกเซียของโลหะและออกไซด์บนซิลิคอน^{[ 16 ]}

• เซอร์โคเนียลูกบาศก์– รูปแบบผลึกทรงลูกบาศก์ของเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ 
• การเผาผนึก– กระบวนการขึ้นรูปและเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกันโดยใช้ความร้อนหรือแรงดัน 
• ลวดตัวนำยิ่งยวด– ลวดที่มีความต้านทานเป็นศูนย์ 

• กรีน, ดีเจ; แฮนนิงก์, อาร์; สเวน, เอ็มวี (1989). การเพิ่มความแข็งแรงของเซรามิกด้วยกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง . โบคา ราตัน: สำนักพิมพ์ซีอาร์ซี. ISBN 978-0-8493-6594-2.