纳米氧化锆粉体制备及其表面改性技术的研究进展*

靳艺凯 陈 鹏 郑华强 王双喜

(汕头大学工学院 广东 汕头 515063)

氧化锆(ZrO2)陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种具有高硬度、高韧性、良好的耐磨耐蚀性的新型陶瓷[1]。纯的氧化锆在高温冷却到室温时，四方相会转变为单斜相，存在较大体积的膨胀，使得氧化锆材料在烧结后冷却时产生许多微裂纹，材料韧性极差。1975年，Garvie[2]以CaO为稳定剂制得部分稳定氧化锆陶瓷(Ca-PSZ)，并首次利用ZrO2马氏体相变的增韧效应提高了陶瓷的韧性和强度；1986年日本的Wakai[3]首次报道了Y-TZP的超塑性特性，3Y-TZP具有高强、高断裂韧性等优良的力学性能，其室温弯曲强度达到了1 000 MPa以上，被称为“陶瓷钢”。

随着纳米技术的发展，1991年，Niihara[4]提出了陶瓷纳米复合材料的概念。近年来纳米氧化锆陶瓷已经具有像金属一样的韧性和可加工性[5]。由于纳米陶瓷晶粒的细化，晶界数量大幅度的增加，使得材料的强度、韧性和塑性都大大提高(见表1)。

表1 纳米氧化锆陶瓷性能[6]

氧化锆陶瓷已广泛应用于航空航天、医疗器件、热障涂层、固体电解质、催化剂等领域，随着5G时代的到来，高韧性、低电磁屏蔽的立方稳定氧化锆已成为手机等电子通讯器件的首选材料。陶瓷器件的生产主要包括粉体的制备、生坯的成形以及烧结3个环节。而粉体的粒径分布以及表面性能对氧化锆陶瓷的成形过程以及最终的成品性能起着至关重要的作用。因而研究如何制备出超细且粒度分布优良的纳米陶瓷粉体制备工艺、通过表面改性改善纳米粉体的流动性，是当前陶瓷研究的热点。

1 纳米YSZ粉体的制备方法

陶瓷粉体的制备作为陶瓷材料产品生产的最重要的环节，对产品的性能起着决定性的因素，其归根结底在于制备出活性高、纯度高、粒径尺寸分布窄、晶体结构稳定性好的纳米氧化锆粉体，经过多年的发展，纳米粉体的制备技术发展迅猛，目前制备纳米级氧化锆粉体的方法可分为固相法、液相法和气相法[7]。

1.1 固相法

1.1.1 固相反应法

固相反应法是从固体原料混合物中制备多晶固体的最广泛使用的方法。通常则是将金属盐或金属氧化物按一定化学计量比充分混合，经研磨后，加热至1 000～1500 ℃，发生反应后直接得到或再研磨后得到超细粉，其反应速率取决于反应条件、反应物的结构性质、固体的表面积等。固相反应的机理比较复杂，主要分为3个步骤[8]：①反应物相互接触；②固相反应物内部或界面发生成核反应；③物质通过界面和相区进行扩散和迁移，产物核继续长大直至反应结束。

图1 固相反应流程图[9]

固相反应法具有生产周期短、生产成本低等特点。吴文伟等[10]通过添加适量的PEG表面活性剂，显著降低了固相反应法的反应温度，在530 ℃的条件下便制得平均粒径为25 nm氧化锆粉末。为了得到更小粒径的YSZ粉体，郑育英等[11]以氯氧锆、硝酸钇及草酸为原料，用机械力活化固相化学反应法制备纳米级Y-ZrO2粉末，得到了单一立方晶相的Y-ZrO2粉体，其平均粒径小于20 nm，粉体的晶粒长大平均活化能为Q≈32.5 kJ/mol，平均动力学指数n≈1.88，此种方法能够在较低的温度下制备出不同晶相的纳米氧化锆粉体，反应条件温和，没有“三废”产生，是一种很有前途的“绿色化学”工艺。

1.1.2 机械粉碎法

普通的机械粉碎法是无法得到纳米级别的氧化锆粉末的，目前常用的方法是高能球磨法，由Benjamin和他的同事在国际镍业公司于1960年底开发的，与其它合成方法相比，此种方法改变了传统的高温合成材料生产方法，直接利用球磨机的高速转动，通过对粉末均匀化的研磨，增加其表面机械活化能，诱导粉末发生物化反应，从而得到纳米级别的陶瓷粉末[12～13]。

纳米粉体的形状越规则，棱角越少，其比表面积也会相对较小，更加容易分散，最终烧结成形的产品也会因为粉体之间的排列更紧密而具有较好的性能，Goyal等[14]利用高能球磨法从工业微米级氧化锆粉体中合成氧化锆纳米粉体，通过表征发现，研磨后的粉末在研磨时间为15 h后几乎呈球形，且经过10 h、15 h和20 h时的研磨，晶粒尺寸分别减小到50 nm、34 nm和29 nm。Mourad Keddam等[15]则利用高能球磨法，以ZrO2和Y2O3为原料制备了3 mol%的钇稳定的纳米氧化锆粉末，探索球磨时间对粉体晶相的影响，在球磨30 min后，晶粒尺寸减小到13 nm，并开始形成四方相的Zr1-xYxO1.982(x=0.037)，10 h之后，单斜相完全转化为四方相。但是由于高能球磨法存在能耗大、效率低、无法在最佳尺寸范围内生产分散性较好的纳米粉体，且制备纳米粉末过程中容易混入杂质等固有缺点，因而鲜有用于批量制备纳米氧化锆粉末。

1.1.3 自蔓延高温合成法(SHS)

SHS是一种在不同性质的固体中，利用反应物通过自身内能消耗，相互反应产生的高额热量，逐层加热到高温，进而在短时间内转化为最终产品的新型工艺。因此该方法非常适合生产具有特殊性能的耐火材料，例如：粉末、金属合金或高纯度陶瓷[16](见图2)。

图2 自蔓延高温合成法设备模型示意图

利用自蔓延高温合成法制备粉体的过程中，采用不同的燃料，对所制备的陶瓷粉体性能可能会有不同的影响。Silva等[17]以尿素和甘氨酸为燃料，采用燃烧法分别制备了钇稳定的氧化锆粉体，并研究了燃料性质和用量对制备的YSZ陶瓷相结构、粒度和微观结构的影响，结果表明，当添加0.3%的甘氨酸时所制备的陶瓷粉体性能最好，平均粒径为46.7 nm，相对密度为97.5%。为增加反应效率，优化粉体性能，在反应过程中添加一定量的助燃剂是目前常用的方法，南昌大学邹煌龙[18]研究了在自蔓延高温合成法制备Y-TZP 粉体中添加盐类溶液作为助燃剂对3Y-TZP粉体的微结构和性能的影响，结果表明，盐类溶液的加入使Y-TZP 粉体的比表面积从55 m2·g-1增加到378 m2·g-1，粒径从13.1 nm减小到2.6 nm。使用自蔓延高温合成法制备纳米粉体，由于燃烧波通过试样时产生的高温，可将易挥发杂质排除，使产品纯度高。同时燃烧过程中有较大的热梯度和较快的冷凝速度，有可能形成复杂相，易于从一些原料直接转变为另一种产品并可能实现过程的机械化和自动化。

1.2 液相法

液相法是将一种或多种可溶性金属盐类按照一定配比制成溶液，使各元素呈离子或分子态，然后利用沉淀剂或用蒸发、升华、水解等操作，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，最后将沉淀或结晶的脱水或者加热分解而得到所需材料粉体，与固相法相比，液相法更容易通过控制反应条件制备出粒径分布窄、分散性好、组份均匀的纳米材料粉体，且采用液相法对实验设备的要求较低能耗小，因而在工业上和实验室被广泛采用来制备纳米陶瓷粉体，为提高合成纳米陶瓷粉体的质量，目前发展的广泛使用的方法有沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。

1.2.1 沉淀法

所谓沉淀法就是在不同成分的原料混合溶液中加入沉淀剂，使其经过反应生成不可溶的氢氧化物以及硫酸盐等沉淀，经过洗涤过滤之后，通过加热分解最终制得相应的粉末产物[19]。共沉淀反应过程涉及化学相的产生与分散，因此必须严格控制反应条件，影响共沉淀法的因素主要有反应时间、反应温度、溶液pH值以及干燥方式等。Malinee Meepho等[20]以氢氧化物为前驱体，分别利用酒精、水和氨溶液为反应介质采用共沉淀-溶剂热处理工艺在不同的反应时间下制备了纳米YSZ粉体，通过对粉体的表征发现，当采用酒精为反应介质时，制备的粉体性能最好，其平均粒径为2.91 nm，并且，随着反应时间的增加，粉体粒径也会变大。R H Piva等[21]为解决在使用沉淀法制备纳米氧化锆粉末的过程中因为干燥阶段形成的硬团聚体难以获得高表面积粉末的问题，分析对比了共沸蒸馏、乙醇洗涤和冷冻干燥等这些常用的脱水方法，发现共沸蒸馏可以获得最大比表面积的3Y-TZP粉末，其值达到了94.73 m2·g-1。

1.2.2 溶胶-凝胶法

在材料科学中，溶胶-凝胶法(Sol-Gel)是从小分子制备固体材料的方法。该方法常用于制造金属氧化物，基本原理是通过金属无机盐作为前驱体均匀的溶于溶剂中，溶质与溶剂发生水解或醇解反应后经过聚集，形成溶胶，最后通过干燥，形成凝胶[22～23]，是目前用来制备纳米粉末应用最为合适的一种方法(见图3)。其反应过程可用如下方程式简单表达：

图3 溶胶-凝胶技术不同阶段和路线的示意图[28]

水解反应：

(1)

缩合反应：两个烃基配合体发生凝胶化反应：

(2)

醇盐类配合物与烃基配合物发生凝胶化反应：

(3)

使用溶胶-凝胶法制备的氧化锆粉体，当初始晶粒的尺寸小于其临界尺寸时，由于四方相能量小于单斜相，因此四方相在低温下可以稳定的存在，徐黎岭等[24]以正丙醇锆为锆源，利用溶胶-凝胶法，在600 ℃的热处理条件下，获得了以四方相为主晶粒尺寸为12 nm的氧化锆粉体，当继续升温时发现四方相逐渐向单斜相转变，直到1 000 ℃，所制样品完全变为单斜相。纳米晶体的结构特征直接影响着其最终特性，在粉体制备过程中若能根据需要，控制合成粉体的物理化学性质以及其粒径分布范围成为现代材料科学研究的目标。为探索溶胶-凝胶法中所用共溶剂的性能对粉体制备性能的影响，更好地控制合成粉体的性能，Michaela Klotz等[25]利用溶胶-凝胶法，并采用超临界CO2进行辅助，对通过使用不同极性的共溶剂所制备的氧化锆粉体的尺寸和形貌进行了分析，结果发现极性溶剂是制备小粒径、高比表面积粉末的理想溶剂，随着所用共溶剂极性减小，粉体的尺寸随之增加，并采用甲醇作为共溶剂，在300 ℃热处理下，制备得到了粒径为4 nm的氧化锆粉体，其电导率可达7.8×10-4S·cm-1。Francesca Tana等[26]则以甲苯醇为原料，选择四氯化锆作为前驱体，通过改变前驱体的浓度和反应时间，研究了氧化锆纳米颗粒在恒温下结晶的相、形态和尺寸的演变，当前驱体浓度较低(0.16 mol/L)，反应时间较短(2.5 h)时，利用透射电镜观察到了尺寸为2 nm，粒径分布较窄的四方相假球形颗粒，而提高浓度以及反应时间之后，观察到由于各向异性粒子的生长，导致了粉体尺寸增大，同时通过X射线衍射和拉曼光谱检测到了越来越多的单斜相，这项工作为设计具有各向异性性质的氧化锆粒子提供了一种方法。

1.2.3 水热法

水热合成可以定义为一种单晶体的合成方法，在密封的压力容器中，以水为溶剂在高温高压的条件下进行的化学反应[27]。一般晶粒的生长是在高压釜中进行的，反应基体随水一起进入高压釜，高压釜内两端形成一定的温度梯度，温度高的一端反应基体融化，沉积在温度较低的一端的种子晶体上。与其它类型的晶体生长方法相比，水热法在于能够生产在熔点不稳定的晶相，同时可以制备大批量的性能优越的晶体。Wang X M等[28]以氢氧化锆和氢氧化钇为前驱体，乙醇或异丙醇为反应介质采用水热法制备了晶粒尺寸在5 nm左右的立方/四方ZrO2和YSZ纳米晶，并结合氧化锆的结晶过程，对不同氢氧化物前驱体、氢氧化物前驱体的研磨、溶剂热加工条件、矿化剂等进行了研究和探讨。结果表明，采用机械活化可以有助于结晶过程和产生的颗粒的分散，如果不加入矿化剂则可能产生一定数量的非晶相，并且NaOH可有效提高结晶度，缩短反应时间。K G Kanade等[29]首次将工业用氧化锆粉在1 208 ℃下进行水热碱浸，成功地制备出尺寸分布在24～36 nm的ZrO2纳米粉体，此方法操作简单，可以用来大规模的生产纳米级氧化锆粉，降低其制备成本。

常规水热法由于要求有高温高压的步骤，对生产设备依赖性较强，较大的限制了其发展，武汉理工大学力国民[30]以氧氯化锆为原料，调节pH值到14，在水热温度为95 ℃条件下反应3 d，得到了了粒径为10 nm的氧化锆粉体，开创了国内低温水热法的先河，为提高结晶效率，吴昊等[31]利用NaOH作为矿化剂，在反应温度为110 ℃的条件下，将氧化锆前驱体在反应釜内保温2 h，制备得到了平均粒径为26 nm氧化锆粉体，大大提高了低温水热法制备氧化锆粉体的效率。

1.3 气相法

气相法一般是在高真空室内利用挥发性的单质或化合物的蒸气, 通过化学反应生成所需的化合物, 也可不发生化学反应而直接将化合物蒸气冷凝而得到纳米粉体[32]。

此类方法制备的粉体具有粒度均匀、纯度高、粒径小、分散性好等优点。Skandan等[34]采用气体冷凝法制备了粒径4～8 nm的氧化锆粉，并通过纳米粒子间的相互扩散制备了3 mol%的钇稳定氧化锆粉且在温度下烧结得到接近理论密度。Srdic等[35]通过化学气相合成法(CVS)制得了晶粒尺寸约为5 nm的氧化锆粉体，并在950 ℃的真空下烧结出致密的氧化锆陶瓷，其粒径约为60 nm。使用气相法制备粉体的实验可重复性高，但是此类方法的产量较低，且实验设备比较昂贵，导致成本相对较高。

图4 基本气相沉积系统示意图[33]

2 纳米氧化锆粉体的表面修饰

随着粉体制备技术近年来的发展，无论是国内还是国外，均能够制备出纳米级别的YSZ陶瓷粉体。但是由于纳米YSZ粉体表面能较高、活性强，颗粒之间很容易在混料时形成团聚。在陶瓷团聚体烧结后成为裂纹发源地，严重降低陶瓷部件的断裂强度和韧性。对纳米粉体进行表面修饰可以有效地改善粉体团聚的倾向，近年来，纳米微粒的表面修饰已成为YSZ纳米材料研究的新热点。

表面改性是通过对粉体的表面进行物理、化学或者机械等深加工处理，使颗粒的表面物理、化学性质发生变化，以提高粉体在介质中的分散性。

表面改性的目的主要有以下这几点：

(1)改善或改变粉体粒子的分散性，使其不易发生团聚；

(2)提高粉体粒子的表面活性；

(3)使粉体表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能；

(4)改善粒子与其它物质之间的相容性；

(5)改善纳米粉体耐久性。

目前，纳米粉体表面改性的方法很多，分类也各不相同，根据改性剂与纳米粉体表面有无化学反应，可分为表面物理改性和表面化学改性两大类。

2.1 表面物理改性

通过分子间的作用力(如范德华力、氢键等)使得表面改性剂附着在粉体表面，在粉体粒子表面形成包覆层，来降低粉体表面的张力，改变粉体粒子的的表面极性，减少粉体之间的团聚作用是表面物理改性常用的一类方法。Vivekanandhan等[36]为了增强氧化锆陶瓷的耐蚀性，减少粉体间的团聚，通过丙烯酰胺辅助的柠檬酸聚合物燃烧制备了纳米ZrO2粉末，并以聚丙烯酸和乙二醇为前驱体，采用聚合树脂法在500 ℃的条件下在纳米ZrO2粉体表面包覆了一层超薄MoO3，通过透射电镜表征发现MoO3厚度约为3 nm, 包覆层均匀连续。其包覆情况如图5所示。

图5 MoO3包覆ZrO2透射电镜图

纳米粉体在制备过程中可能会由于晶粒生长不均匀等因素形成不规则的形状，从而导致所制备的陶瓷基体具有孔隙较大、致密度相对较低等缺陷。为了解决此类问题，梁玥[37]利用国产氧化锆粉体为原料，以2 000 rpm的转速在卧式球磨机上磨削10 h，并使用喷雾干燥法对磨削之后的粉体进行干燥，利用改性之后的粉体所制备的陶瓷坯体，在1 450 ℃的无压烧结后致密度达到了99.67%。Jong Cheol Kim等[38]采用单步硝酸甘氨酸法制备YSZ粉体，并利用超尖端铣削法在乙醇中以4 975 rpm进行20 min的铣削对所制备的YSZ粉体进行表面修饰，结果表明，经过铣削后的YSZ粉体可以获得光滑表面的纳米粉末浆料组合物，最终获得的产品其表面的粗糙度和宏观缺陷相比没有经过铣削的粉体所生产的产品有了明显的改善。

钇稳定的氧化锆(YSZ)陶瓷长时间暴露在低温潮湿的环境中时容易发生低温老化(lowtemperaturedegradation)。随着放置时间的增长，晶体结构自然的从t-ZrO2转变为m-ZrO2，从而导致材料表面粉化或产生微裂纹，部件的弯曲强度及断裂韧性等急剧降低[39]。Karagedov等[40]采用金属铝粒子对氧化锆粉体通过行星球磨的方法进行改性，利用机械化学方法合成了稳定在1 100 ℃的Al2O3-ZrO2四方固溶体表面。在研磨过程中伴随着金属铝颗粒的不断被氧化，其与纳米氧化锆粉体发生了连续的机械化学反应，与氧化锆粉体形成固溶体。A O Zhigachev等[41]研究了在0～13 mol%内，金属钙离子对氧化锆陶瓷性能的影响，通过高能球磨法，制备了平均粒径为5～20 nm，不同含量的钙稳定的氧化锆粉体，结果表明，当Ca离子含量在4 mol%～10 mol%时，烧结成形的氧化锆陶瓷接近理论密度，同时随着钙离子含量的增加，其维氏硬度从7.55 GPa增加到了13.3 GPa，当钙离子含量为6.6 mol%时，其断裂韧性达到最大值，为13.4 MPa·m1/2。

(a)磨削前 (b)磨削后

2.2 表面化学改性

许多纳米金属氧化物粉体表面有羟基的存在，在粉体表面还存在表面还原点、碱性或自由基活性点，利用这种特性通过改性剂与粉体发生酯化、胺化、卤化、环氧化以及有机偶联剂偶联反应等表面化学反应，为纳米粒子引入新的官能团，从而改变粒子的表面结构状态，改善纳米粉体的分散性能。

2.2.1 偶联剂类表面改性

偶联剂是最常用的一类小分子改性剂，最早由美国联合碳化物公司(UCC)为发展玻璃纤维增强塑料而开发，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一种与无机纳米粒子表面进行反应，另一种与有机物基体具有反应性或兼容性，按照分子结构式的不同，常用于粉体表面改性的偶联剂大致分为两类：硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。

钛酸酯偶联剂是美国Kenrich石油化学公司在20世纪70年代开发的一种新型偶联剂[42]，作为无机粉体广泛应用的一种表面改性剂，钛酸酯偶联剂利用分子中的异丙氧基与无机粉体表面的羟基或其它基团发生反应来达到改性目的，与氧化锆粉体进行反应的通式为：

Liu W等[43]在水溶性陶瓷注射成形工艺中通过添加1%(质量分数)的钛酸酯偶联剂对氧化锆粉体进行表面改性，结果证明，经过改性之后的粉体，在有机粘结剂中不会形成团聚，其致密化(相对密度：99.6%)温度为1 450 ℃，比原始粉体要低100 ℃左右。由于多数的钛酸酯偶联剂能不同程度的与酯类增塑剂发生酯交换反应，在改性过程中应避免与酯类增塑剂接触，以防发生副反应而影响改性效果。硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其结构通式为YRSiX3，使用硅烷偶联剂改性粉体时，其反应机理首先是硅烷水解后脱水缩合形成低聚物，这种低聚物再与粉体表面的羟基作用形成氢键，最后通过加热干燥发生脱水反应产生部分共价键，从而使得硅烷偶联剂包覆在纳米氧化锆粉体的表面[44](见图7)。

图7 反应示意图

因此，常利用硅烷偶联剂对表面上具有羟基或者极性较强的无机物粉体进行表面改性。Joanna Kujawa等[45]利用全氟烷基硅烷(PFAS)对氧化锆粉体进行表面改性，使其表面有效的疏水化，与水分子接触时，PFAS链呈缠绕状，与丁醇分子接触时，接枝链呈直链。其研究结果表明接枝效率随着PFAS改性剂的浓度增大而逐渐增大，当PFAS浓度达到5 mol/g的时候，接枝效率最好，同时，接枝效率也与粉体的比表面积有关，比表面积越高，效率越好。多数硅烷偶联剂在使用前要配成水溶液，其pH值一般控制在3～5，否则硅烷水溶液会由于自行缩聚而失效，Bangi等[46]以正丙醇锆作为前驱体通过溶胶-凝胶法制备了纳米氧化锆粉，并利用硅烷作为表面改性剂，保持其水溶液的pH值在4～4.5，对所制备的氧化锆凝胶进行表面改性，结果表明表面化学改性有助于所制的纳米粉体在最后的干燥后能保持其织构特性，且经过修饰之后的粉体比表面积能达到354 m2/g。

2.2.2 酯化、胺化、卤化等表面改性

除了利用偶联剂改性之外，表面改性还可以通过与粉体表面发生酯化、胺化、卤化等反应来达到改性目的。利用硬脂酸处理无机粉体有类似偶联剂的作用，可以改善无机粉体与高聚物基料的亲和性，提高其在有机溶剂中的分散度。另外，由于硬脂酸本身具有润滑作用，使用硬脂酸对粉体进行表面改性还可以减小复合体系内的摩擦力，改善复合体系的流动性能。Liu等[47]研究了硬脂酸(SA)对氧化锆粉体的表面改性机理。结果表明，SA的羧基和氧化锆表面的羟基之间会发生酯化反应使得氧化锆粉体周围形成SA层，SA涂层使粉末表面性质从亲水性改变为疏水性，从而降低了浆料的剪切粘度，限制了纳米氧化锆陶瓷粉末的团聚。M C Auscher等[48]以硬脂酸为表面活性剂对纳米氧化锆粉末进行表面改性，采用固定液滴法测量水与被改性之后的粉体之间的夹角来确定最佳添加剂的浓度以及加工工艺，结果表明使用2.2%(质量分数)的SA对纳米氧化锆粉体进行改性时，可以使粉体表面被SA完全覆盖，此时水与改性粉体的接触角达到最大值120°。

1991年，美国科学家J A Blackwell等[49]首次报道了F-在酸性条件中时能稳定的吸附在氧化锆粉体表面，同时氟化物由于其本身较强的疏水特性也慢慢被人们用来对粉体进行改性，Sergey Lermontova等[50]用含氟异丙醇制备了氧化锆粉末气凝胶，并利用疏水氟化基团对其进行了超临界干燥表面改性，将样品放入不锈钢高压釜中，升温至210～215 ℃，釜内气压为4.5～5 MPa，利用核磁共振技术对改性之后的样品进行表征，结果发现改性粉体中含有六氟异丙氧基，在氧化物粉体表面进行疏水氟化物基团包覆，解决了纳米粉体的团聚问题，但是作者对氟化物是如何能够在粉体表面形成包覆层，并没有作出详细的解释。Gorban Oksana等[51]首先利用氟化物对氧化锆纳米颗粒表面改性，并通过差示扫描量热法(DSC)、滴定法和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析数据证明了氟离子与碱性羟基的交换是氧化锆纳米颗粒表面改性的主要原因。氟化物对粉体改性往往需要利用升温加压等方式，对实验设备的要求比较高，为探索一种更加简便的改性方式，杨晓梅[52]以月桂酸为改性剂，对氧化锆粉体进行改性，通过实验发现，当月桂酸的使用量为10%时，粉体改性效果最好，此时粉体的亲油化度达到了74.3%，且粉体表面极性改变，粉体间的团聚减小，大幅度提高了胚体的密度。Wen J X等[53]利用油酸对氧化锆粉体进行了表面改性，首先将质量比为1∶8的油酸溶解于乙醇中，将待改性的氧化锆粉体逐步添加到油酸/酒精混合物中，利用行星球磨机湿磨16 h发现，当油酸添加量为2%时，粉体表面极性由亲水性变为疏水性，经过改性的粉体，经1 400 ℃烧结之后其相对密度达到了97.3%，弯曲强度为840 MPa。

纳米氧化锆粉体与有机溶剂制成的陶瓷悬浮液往往会由于粉体之间的相互吸引而形成团聚进而沉降，导致陶瓷胚体在烧结过程中会因为粉体分布不均而破裂，对产品的性能以及生产制造造成了极大的影响，Gonzalo Juan等[54]利用聚乙烯亚胺(Polyetherimide，PEI)，对在超临界水(Supercritical Water，SCW)中合成钇稳定氧化锆(YSZ)纳米颗粒进行了表面改性，由于聚乙烯亚胺(PEI)是一种带正电荷有机聚合物分散剂，结果表明，当PEI加入量为1%时，改性后的粒子表面的电荷呈正电荷，从而使钇稳定氧化锆(YSZ)纳米颗粒间互相排斥，可以稳定的分散平均粒径在50～100 nm的YSZ颗粒，极大的解决了陶瓷悬浮液沉降的问题。

相对于物理方法制备的钇稳定氧化锆纳米氧化锆粉体纯度低、化学组份不均匀等缺点，化学法制备的钇稳定氧化锆纳米粉体因为纯度高、颗粒均匀性好、化学组成均匀可控且设备工艺简单等优点得到产业的青睐。但是，纳米氧化锆与水接触之后易发生水解反应，导致纳米粉体颗粒的二次团聚，有可能导致纳米氧化锆器件的强度和韧性的急剧恶化。因而，研究纳米氧化锆粉体的表面改性技术法，探索稳定环保的改性剂及其对粉体微观结构的影响机理，对纳米氧化锆陶瓷粉体的成功应用至关重要。