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本文对8 mol％Y<,2>O<,3>稳定的ZrO<,2>(YSZ)电解质材料进行了掺杂研究，并将具有较佳性能的YSZ电解质材料制作汽车用片式极限电流型氧传感器。
采用溶胶一凝胶法制备YSZ超细粉体。双掺分散剂研究表明：双掺分散剂PEG600与PEG4000配比为5：5，掺加量为8mo1％的粉体，通过XRD分析，前驱体的结晶度高，分散性好，晶粒大小达到10～50nm；烧成粉体激光粒度分析(LSPSA)结果显示，D50=0.67um，Dav=O.71um。粉体具有很强的实用价值。
研究第三元掺杂和第三元、第四元的复合掺杂对YSZ二元系统性能的影响。选取Yb<,2>O<,3.、Sc<,2>o<,3>， A1<,2>O<,3>等掺杂物，Sc<,2>O<,3>、Yb<,2>O<,3>掺杂量在1wt％～4wt％之间。实验结果可知：材料的电导率与Yb<,2>O<,3>掺杂量的关系呈“U”型规律，在掺杂量为2％时最大；材料的电导率随Sc<,2>O<,3>掺杂量的增加而增大；A1<,2>O<,3>能较好的改善材料的烧结性能，同时除了少量固溶于晶格外，其余偏析于晶界，在一定程度上改善晶界的导电性。采用Sc<,2>O<,3>和Yb<,2>O<,3>、Yb<,2>O<,3>和A1<,2>O<,3>对YSZ进行复合掺杂，实验结果显示：Yb<,2>O<,3>和Sc<,2>O<,3>复合掺杂效果比Sc<,2>O<,3>单独掺杂好，但其电学性能和机械性能均不如2wt％Yb<,2>O<,3>单独掺杂；Yb<,2>O<,3>和A1<,2>O<,3>的复合掺杂大大提高了材料的机械性能，但电导率有所下降。研究表明： Yb<,2>O<,3>的掺杂得到较好的效果，其电导率σ=1.5×lO<-2>S·cm<-1>，抗弯强度σ<,f>=619.4Mpa，电动势E=64.5mV，性能符合制造高性能氧传感器的要求。
多孔层是实现传感器极限电流平台的关键技术之一。以ZrO<,2>等多元氧化物为骨体材料，石墨为成孔材料，调节石墨的掺入量以获得设计的气孔率。多孔层与ZrO<,2>电解质基质必须烧结匹配。
片式结构氧传感器由于具有结构简单、响应时间快、利于规模生产等优点，成为目前传感器研制的趋势。本文研究了片式结构氧传感器。通过等静压技术将多孔层和Zr02电解质压制成一个整体，在1540℃～1580℃下烧结成。在不同温度和氧压下，测量试样的I—V特性，氧浓度小于5vo1％，试样产生极限电流；氧浓度较大时极限电流不明显。