放電プラズマ焼結

放電プラズマ焼結（SPS）^[1]は、電界支援焼結技術（FAST）^[2]またはパルス電流焼結（PECS）またはプラズマ圧力圧縮（P2C）^[3] としても知られ、焼結技術の一種です。

SPSの主な特徴は、パルスまたは非パルスのDCまたはAC電流がグラファイトダイ、ならびに導電性サンプルの場合は粉末成形体を直接通過することです。ジュール熱は粉末成形体の緻密化において支配的な役割を果たすことがわかっており、その結果、従来の焼結技術と比較して低い焼結温度で理論密度に近い密度が達成されます。^[4]従来のホットプレスでは熱が外部加熱要素によって供給されるのに対し、熱発生は内部で行われます。これにより、非常に高い加熱または冷却速度（最大1000 K /分）が実現されるため、焼結プロセスは一般に非常に高速です（数分以内）。このプロセスの全体的な速度により、標準的な緻密化ルートに伴う粗大化を回避しながら、ナノサイズまたはナノ構造の粉末を緻密化できる可能性があります。このため、SPSは、磁気特性、^[5] 磁気電気特性、^[6] 圧電特性、^[7] 熱電特性、^[8]光学特性^[9]または生物医学特性^[10]が強化されたさまざまな材料を調製するための優れた方法となっています。SPSは、電界電子放出電極の開発のためのカーボンナノチューブの焼結にも使用されています^[11]。SPSシステムの機能は、ビデオリンクで概略的に説明されています。^[12]「スパークプラズマ焼結」という用語は一般的に使用されていますが、プロセスにはスパークもプラズマも存在しないため、この用語は誤解を招きます。^[13]電流の使用により緻密化が促進されることが実験的に検証されています。SPSは、機能的に傾斜した軟磁性材料を作成するためのツールとして使用でき、磁性材料の開発を加速するのに役立ちます。^[14]このプロセスは、従来の固化方法と比較して、焼結タングステンカーバイド複合材料の 耐酸化​​性^[15]と耐摩耗性^{[16]を向上させることがわかっています。}

FAST/SPS 法と、プレス ツール システムの外側から作用する 1 つまたは複数の追加加熱システムを組み合わせることで、熱勾配を最小限に抑え、均一性を同時に最適化しながら加熱速度を向上させることができます。^{[引用が必要]}

2012年に世界最大のハイブリッドSPSホットプレス焼結システムがスペインに設置され^[17]、このシステムを使用した最大400mmの完全高密度大型セラミックブランクの製造が、FP7欧州プロジェクトHYMACER（技術セラミックスのハイブリッド焼結および高度な機械加工）の枠組み内で進行中です。

放電プラズマ焼結法はプラズマ加圧成形（P2C）焼結法とも呼ばれ、現在では市販されており、研究室での研究に限定されなくなりました。これらの装置を使用することで、防弾チョッキ、ロケットノズル、炭素繊維複合材、その他のハイブリッド材料などの製品を商業規模で生産することができます。^[18]

• 電流焼結 - 熱または圧力によって材料を成形および結合するプロセス