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目前，浓差电池型氧传感器上用的固体电解质材料一般都为YSZ材料，但是由于YSZ材料的离子电导率偏低，氧传感监控存在一定的滞后效应，此外，YSZ材料的氧传感器的工作温度偏高、抗热震性能也有待于进一步提高。为了解决目前氧传感器材料存在的一系列问题，本文研制了YSZ包覆YDC纳米晶复合固体电解质材料，并对相关的制备工艺、材料的性能进行了研究。
首先以分析纯Ce(NO<,3>)<,3>·6H<,2>O和Y(NO<,3>)<,3>·6H<,2>O为原料，利用乙醇作为分散剂和保护剂，沉淀反应前引入PEG作分散剂，利用其空间位阻效应，实现了沉淀过程中的团聚控制，采用共沉淀法成功地制备出分散性较好的CeO<,2>-Y<,2>O<,3>(YDC)纳米粉体，然后将其均匀分散于含有分析纯的．ZrOCl<,2>·8H<,2>O，Y(NO<,3>)<,3>·6H<,2>O的醇水溶液中，采用溶胶凝胶法制备了ZrO<,2>(Y<,2>O<,3>)包覆CeO<,2>(Y<,2>O<,3>)复合纳米粉体。XRD、TEM、IR分析结果表明经600℃焙烧后的CeO<,2>-Y<,2>O<,3>复合纳米粉体为单一萤石相，晶粒尺寸为15nm左右且分散性良好；成功合成了YSZ包覆YDC复合纳米粉体，其中反应温度在75℃时粉体的包覆性及其分散性较好。
以合成的包覆型YDC/YSZ纳米粉体为原料，利用无压烧结工艺制备了致密YSZ包覆YDC纳米晶复合固体电解质材料，确定了适宜的烧结条件。烧结试样的相对密度可达95％以上，SEM研究表明平均晶粒度为100nm左右。而力学性能的研究结果表明YSZ包覆YDC纳米晶复合固体电解质材料的维氏硬度和断裂韧性分别为7.2GPa、2.08 MPam<'1/2>。在小于400℃/s温度急剧变化处理后，这种包覆型YDC/YSZ纳米晶材料的维氏硬度和断裂韧性基本不发生改变，体现了较强的抗热震性能。
交流阻抗谱测试结果表明，纳米晶YDC/YSZ复合固体电解质材料晶界密度高、晶界阻塞效应显著，在350℃～500℃范围内材料总电导率主要取决于晶界电导率而不是晶粒电导率，呈现出与传统粗晶材料完全相反的电导特性。YDC/YSZ复合电解质材料晶粒、晶界及总电导率与温度关系符合Arrhenius公式；但是总电导率呈现出一定的非线性行为，总电导的Arrhenius图可以被分成两个线性区，一个区是低温下的(≤500℃)，另一个区是高温下的(≥600℃)，且高温下的总电导活化能小于低温区的电导活化能。YDC/YSZ复合电解质材料的晶粒电导率是随着YSZ量的增加而下降的，而晶界电导率在YSZ包覆量为20％时达到最大值，包覆量再增加晶界电导率则下降，总电导率及其活化能也呈现晶界电导率的变化规律。YDC/YSZ-20％复合固体电解质材料总电导率在350℃达到了5.77×10<'-6>S·cm<'-1>，并且具有相对较小的电导活化能0.894eV。