Исследователи из США разработали метод спекания, позволяющий создавать керамические материалы менее чем за минуту. Он не требует дорогостоящего оборудования и превосходит другие способы быстрого спекания максимальной температурой и независимостью от свойств материала.

Новый метод решает одну из важнейших проблем современной разработки керамических материалов — повышения скорости синтеза новых соединений, пишут ученые в журнале Science.

Традиционно керамические материалы получают спеканием порошков при высоких температурах (иногда выше 2000 градусов Цельсия). Благодаря химической стабильности, высокотемпературным и механическим свойствам, а также относительно простым и выгодным методам получения, керамики широко используются во многих областях, например в строительстве, электронике и энергетике. На основе керамических материалов ведутся разработки по созданию твердооксидных топливных элементов, а прозрачные керамики применяются для создания оптических устройств — линз и сцинтилляторов.

Существующие методы создания керамических материалов, однако, имеют ряд недостатков. Например, в традиционном методе процесс спекания может занимать до нескольких часов. Это не только увеличивает время, затрачиваемое на синтез, но и приводит к изменению в составе исходных соединений, если среди них присутствуют вещества, обладающие летучестью под действием длительной тепловой обработки.

Метод микроволнового спекания зависит от поглощающих свойств материала в сверхвысокочастотном диапазоне, а метод искрового плазменного спекания требует дополнительного сжатия, что приводит к трудностям при создании керамических структур сложной трехмерной формы.

У более современных способов — быстрого термического отжига, сверхбыстрого и фотонного спекания — очень высокая скорость нагрева (до 10000 градусов в минуту), но они не лишены других недостатков. Так, метод сверхбыстрого спекания зависит от электрических характеристик образца, которые зачастую не известны, когда речь идет о создании новых материалов, а методы фотонного спекания и термический отжиг имеют ограничения по температуре нагрева. Кроме того, для них необходимо применение дорогостоящего оборудования.

Американские ученые под руководством профессора Лянбин Ху (Liangbing Hu) из Университета Мэриленда разработали метод сверхбыстрого высокотемпературного спекания.