综述：稀土掺杂氧化锆：结构、理化特性及技术应用的最新进展

（编辑推荐）本综述系统阐述了稀土（RE）掺杂氧化锆（ZrO2）的结构调控与性能优化机制，重点分析了相变增韧（PTT）、低温降解（LTD）及氧空位缺陷对材料热稳定性、力学强度及离子导电性的影响，为固态氧化物燃料电池（SOFC）、热障涂层（TBC）和生物陶瓷等前沿应用提供理论支撑。

　　

晶体结构与相变：氧化锆的多面魅力
纯氧化锆（ZrO₂）存在单斜（m）、四方（t）和立方（c）三种晶相，其稳定性受温度与压力调控。稀土（RE³⁺）掺杂通过离子半径差异诱导晶格畸变，促进高温亚稳相（t/c-ZrO₂）的室温稳定化，这一过程伴随氧空位形成以维持电荷平衡。

力学性能：双刃剑效应
相变增韧（PTT）机制赋予氧化锆类金属的断裂韧性，但低温降解（LTD）现象在潮湿环境中导致t→m相变，引发微裂纹。通过复合氧化铝（ZTA）或优化RE掺杂（如Y³⁺与Ce³⁺共掺），可显著抑制LTD并提升生物陶瓷的长期可靠性。

电化学与热管理：能源应用的突破
在固态氧化物燃料电池（SOFC）中，RE掺杂（如Sc³⁺）通过增加氧空位迁移率提升离子电导率，实现中低温（500–700°C）高效运行。热障涂层（TBC）则利用RE₂O₃-ZrO₂的低热导率与相稳定性，延长燃气轮机叶片寿命。

光学与生物医学：多功能化拓展
氧化锆的低声子能量（470 cm^?1）使其成为稀土发光离子的理想宿主。Eu³⁺/Tb³⁺掺杂材料兼具力学强度与荧光特性，适用于骨植入物动态成像。此外，ZrO₂的高折射率与光化学稳定性推动了微型激光器与光学传感器的开发。

未来挑战：跨学科协同创新
当前研究需解决RE掺杂浓度梯度对相界能的非线性影响，并开发新型纳米复合结构以同步优化机械-电-光性能。人工智能辅助的组分设计或将成为下一代氧化锆材料开发的突破口。