セラミックに対する焼結の効果は、主に気孔率を減らし、強度、電気伝導性、透明性、熱伝導性などの様々な特性を高めることです。このプロセスでは、熱と場合によっては圧力によってセラミック粒子が圧密され、より緻密で強度の高い材料になります。
気孔率の低減：
焼結中、原子の拡散により粉末粒子間の界面が消失し、ネック接続が形成され、最終的に小さな気孔がなくなります。この高密度化は、表面積と表面自由エネルギーの減少による全自由エネルギーの減少によって推進される。固体-蒸気界面が固体-固体界面に置き換わることで、材料のエネルギー状態が低下する。このプロセスは、曲率半径が小さいほどエネルギー変化が大きくなるため、粒子径が小さいほど効果的である。材料特性の向上：
粒子径に関連する結合領域は、強度や導電性などの特性にとって極めて重要である。焼結は材料の粉末状構造を強化し、気孔率の低下と密度の上昇をもたらします。この圧密は高温によって促進され、焼結中に液相が存在するとさらに促進される。例えば、ジルコニアは焼結中に単斜晶から多方晶に変化し、密度、強度、透光性が著しく向上する。
制御変数：
蒸気圧は温度に依存するため、焼結中に制御される重要な変数は温度と初期粒径である。圧力を加えることで焼結時間を短縮し、結果として気孔率を低下させることができるが、特定の技術や材料では無圧焼結も可能である。
セラミック製造への応用
