세라믹을 소결하는 동안 세라믹 분말 입자는 녹는점보다 낮은 고온으로 가열되어 입자가 확산되고 인접 입자와 결합합니다. 이 과정은 입자의 증기-고체 계면을 감소시켜 입자의 표면 에너지를 감소시키고 '그린 컴팩트'의 기공이 줄어들거나 닫히면서 재료의 치밀화로 이어집니다. 그 결과 세라믹 부품의 기계적 특성이 개선되고 강도, 전기 전도도, 투명도, 열 전도도 등의 다른 특성도 향상될 수 있습니다.
소결 공정의 원동력은 입자의 표면 에너지 감소이며, 이는 입자의 증기-고체 계면을 감소시킴으로써 달성됩니다. 이 과정에는 원자가 확산되어 분말 입자 사이의 계면이 사라지는 과정이 포함됩니다. 소결 공정은 분말 사이의 목 연결 형성부터 시작하여 작은 기공 제거까지 여러 단계로 나눌 수 있습니다.
미세한 규모에서 재료 전달은 표면의 압력 변화와 자유 에너지 차이에 의해 영향을 받습니다. 곡률 반경이 수 미크론 미만일 때 에너지 변화가 훨씬 더 크기 때문에 입자의 크기가 작을 때 이러한 효과의 영향이 커집니다. 이것이 많은 세라믹 기술이 미세 입자 소재를 사용하는 주된 이유 중 하나입니다.
증기압은 온도에 따라 달라지기 때문에 소결 중에 특정 재료에 대해 제어할 수 있는 변수는 온도와 초기 입자 크기입니다. 소결은 도자기를 포함한 세라믹 물체의 제조에 사용되며, 전이 온도에 도달하면 유리 상이 흐르면서 재료 수축과 관련이 있는 경우가 많습니다. 이 공정은 고온을 사용하여 진행되지만 압력이나 전류와 같은 다른 힘과 결합될 수도 있습니다.
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