特表 2024-513681 セラミックを製造するための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-27

(54)【発明の名称】セラミックを製造するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/64 20060101AFI20240319BHJP

   C04B 35/468 20060101ALI20240319BHJP

   C04B 35/47 20060101ALI20240319BHJP

   C04B 35/46 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

C04B35/64

C04B35/468

C04B35/47

C04B35/46

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555543

(86)(22)【出願日】2022-03-11

(85)【翻訳文提出日】2023-10-20

(86)【国際出願番号】 EP2022056389

(87)【国際公開番号】W WO2022189655

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】102021106117.2

(32)【優先日】2021-03-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102021130349.4

(32)【優先日】2021-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507413044

【氏名又は名称】テヒニッシェ・ウニヴェルジテート・ダルムシュタット

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100139527

【弁理士】

【氏名又は名称】上西 克礼

(74)【代理人】

【識別番号】100164781

【弁理士】

【氏名又は名称】虎山 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ポルツ・ルーカス

(72)【発明者】

【氏名】ラインハイマー・ヴォルフガング

(72)【発明者】

【氏名】シェーラー・ミヒャエル

(57)【要約】

本発明は、セラミック及びセラミック製品を製造するための方法及び装置であって、該方法は、セラミック原料上に光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱しそしてそれによってセラミック製品を生成することを含み、ここで、光の入射は、少なくとも０．１ｍｍ^２の表面上に及び／またはセラミック原料の表面のうちの２０％超に対し同時に行われ、及び入射された光の出力密度は８００Ｗ／ｃｍ^２未満であり、及び該装置は、セラミック原料を保持するための少なくとも一つの保持部、及び前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料上に光を入射するための少なくとも一つの光源を含み、ここで、とりわけ、該装置は、セラミック原料上に光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱しそしてそれによってセラミック製品を生成するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックの製造方法であって、セラミック原料上に光を入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それにより、セラミック製品を生成することを含み、この際、光の入射は、少なくとも０．１ｍｍ^２の表面積に対し及び／または前記セラミック原料の表面積のうちの２０％超に対し同時に行い、及び入射される光の出力密度は８００Ｗ／ｃｍ^２未満である、前記方法。

【請求項2】

セラミック原料の前記の部分的な加熱が、（ａ）１Ｋ／秒以上、特に１０Ｋ／秒以上、特に１００Ｋ／秒以上、特に１０００Ｋ／秒以上、（ｂ）１００００Ｋ／秒以下、特に５０００Ｋ／秒以下、特に１０００Ｋ／秒以下、及び／または（ｃ）１０Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と２０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１５００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間の加熱速度で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

光の入射によるセラミック原料の加熱、とりわけ部分的な加熱が、（ａ）少なくとも０．１秒間、少なくとも０．５秒間、少なくとも１秒間、特に少なくとも５秒間、特に少なくとも２０秒間、及び／または（ｂ）最長で１０分間、特に最長で８分間、特に最長で５分間、特に最長で３分間、特に最長で１分間、特に最長で３０秒間、特に最長で１０秒間、特に最長で５秒間、特に最長で３秒間、特に最長で１秒間の期間、行われる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

局所的な転位が、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度で生成される、請求項１～３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）局所的に生成される転位が、セラミック材料の光によって加熱された領域内に存在し；
（ｉｉ）入射される光の出力密度が、（ａ）１Ｗ／ｃｍ^２と７５０Ｗ／ｃｍ^２との間、更に好ましくは２５Ｗ／ｃｍ^２と１７５Ｗ／ｃｍ^２との間であり、及び／または（ｂ）規定のまたは規定可能な目標値が、５秒間未満で５％より良好な、好ましくは２秒間未満で２％より良好な、更に好ましくは０．５秒間未満で１％より良好な精度で達成され、その後に安定化され、
及び／または
（ｉｉｉ）出力密度及び／または温度プロファイルを自由に設計できる、
前記方法。

【請求項6】

セラミック原料が、少なくとも一種のセラミック層状複合材、少なくとも一種のセラミックコンポジット材料及び／もしくは少なくとも一種のセラミック粉末を含み、及び／またはフィルム、エンドレステープ、プレス加工品、特に直方形のプレス加工品の形で及び／もしくはソリッドボディとして提供される、請求項１～５のいずれか一つに記載の方法。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）セラミック原料の厚さが、０．００００５ｍｍと２０ｍｍとの間、特に０．００１ｍｍと１０ｍｍとの間、特に０．１ｍｍと５ｍｍとの間、特に０．５ｍｍと４．０ｍｍとの間であり；
（ｉｉ）セラミック原料が材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／もしくはＴｉＯ_２を含むかまたはからなり、及び／またはセラミック製品がセラミック膜を含むかまたはセラミック膜であり；
及び／または
（ｉｉｉ）セラミック原料が、以下の材料：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）次のものを含む群からの一種以上の材料：シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素；
のうちの一種以上を含む、
前記方法。

【請求項8】

セラミック原料の少なくとも一つの表面、とりわけ側面、特に主側面が、光によって、特に完全にまたは部分的に照明される、請求項１～７のいずれか一つの記載の方法。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）とりわけ入射する光に対してセラミック材料を、相対的に、特に連続的に移動させながら、光をセラミック原料の複数の領域、とりわけ表面領域に対し並行に及び／または順次的に入射し、それによって、並行にまたは順次的に、複数の局所的な箇所に転位をセラミック製品において生成し；
（ｉｉ）加熱域における照射によって、四角形であるかまたはユーザーによってそれらの形を自由に選択可能に設計できる、規定の幾何学的形状、とりわけ大きな表面積を有する幾何学的形状を形成し；
（ｉｉｉ）照射を、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満、好ましくは０．０１秒間未満、更に好ましくは１ミリ秒間未満、更に好ましくは０．１ミリ秒間未満の遅れをもって、９０％超減少させ、及び／または照射を止めることによって、１０Ｋ／秒超、更に好ましくは５０Ｋ／秒超、更に好ましくは２００Ｋ／秒超の冷却速度が達成される；
及び／または
（ｉｖ）温度プロファイルを、局所的にまたは／及び経時的に様々にコントロールすることができる、
前記方法。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）光が、可視波長範囲または非可視波長範囲、とりわけＵＶ範囲または可視範囲の波長を有し、特に、このような波長のみを有し、
（ｉｉ）光が、２００から７００ｎｍまでの範囲の波長を含み、特にこのような波長のみを有し、
（ｉｉｉ）光が、少なくとも一つの光源、とりわけ少なくとも一つの発光ダイオード、少なくとも一つのレーザー、Ｘｅ閃光ランプ、少なくとも一つのハロゲンランプ、少なくとも一つのＵＶランプ、少なくとも一つの中圧ＵＶ放射器、及び／または少なくとも一つの金属蒸気ランプ、少なくとも一つの赤外放射器を含む少なくとも一つの光源によって放射され、
（ｉｖ）光が、光学系によってセラミック原料に指向され、及び／もしくは特に加熱されている領域に収束される、
及び／または
（ｖ）光が、セラミック原料を、その表面で及び／または表面に隣接するボリューム領域内で加熱する、
前記方法。

【請求項11】

セラミック原料において及び／またはセラミック製品において、少なくとも１８００℃の温度が達成される、請求項１～１０のいずれか一つに記載の方法。

【請求項12】

光の更に別の入射を追加的に含み、ここで前記光の更に別の入射が、少なくとも１５００Ｗ／ｃｍ^２の出力密度及び最長で５０ミリ秒間の期間で行われる、請求項１～１１のいずれか一つに記載の方法。

【請求項13】

エージングステップを含み、このステップでは、セラミック製品は、３００℃から１０００℃までの範囲の温度で、少なくとも１０秒間の期間、維持される、請求項１～１２のいずれか一つに記載の方法。

【請求項14】

８００℃から１００℃までの温度範囲における冷却速度が、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、１秒間あたり最大で１ケルビンである、請求項１～１３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項15】

装置、とりわけ、（ｉ）（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造のための、（ｉｉ）請求項１～１４のいずれか一つに記載の方法を実施するための、及び／または（ｉｉｉ）請求項１～１４のいずれか一つに記載の方法を実施するように設計されている、装置であって、
－セラミック原料を保持するための少なくとも一つの保持部、及び
－前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料に対し光を入射するための少なくとも一つの光源、
を含み、
特に、光をセラミック原料上に入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それによって、セラミック製品を生成するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む、前記装置。

【請求項16】

絶縁材の熱伝導率が、１４００℃で最大で１０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）である、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

請求項１５または１６に記載の装置であって、
ａ．発光ダイオードがヒートシンク上に搭載され、及び任意に、とりわけ使用した光から環境を保護する扱いやすいハウジング内でセラミック材料を照明するように、マイクロレンズ及び／またはレンズを備え、
ｂ．光出力が少なくとも５Ｗ／ｃｍ^２を達成することができ、
ｃ．処理空間がモジュール式に設計されており、及び／または交換可能な絶縁材を有し、及び／または温度を高温計で読み取ることができ、及び／または光源が、石英ガラス板によってセラミック材料から隔離されている、
ｄ．エネルギーバッファが、電気的接続負荷が３．６ｋＷ未満である場合であっても、３ｋＷ超の光出力を可能にする、及び／または
ｅ．追加的にまたは代替的に、発光ダイオードを配置するために、レーザーダイオードスタックが使用される、
前記装置。

【請求項18】

絶縁材が、ウール、ネット及び／またはフィルムの形で存在する、請求項１５～１７のいずれか一つに記載の装置。

【請求項19】

絶縁材が、一種以上の貴金属、膨張グラファイト、酸化アルミニウム及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１５～１８のいずれか一つに記載の装置。

【請求項20】

絶縁材が、０．２５から５．０ｃｍまでの範囲の厚さを有する、請求項１５～１９のいずれか一つに記載の装置。

【請求項21】

絶縁材がガス膜を含む、請求項１５～２０のいずれか一つに記載の装置。

【請求項22】

とりわけ請求項１～１４のいずれか一つに記載の方法及び／または請求項１５～２１のいずれか一つに記載の装置を用いて製造される及び／または製造可能な、セラミック製品。

【請求項23】

請求項２２に記載のセラミック製品であって、
（ｉ）セラミック製品の厚さが、０．０００５ｍｍと２０ｍｍとの間であり、ここで、セラミック製品はセラミック膜を含むかまたはセラミック膜であり、及び／またはセラミック製品が、材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／もしくはＴｉＯ_２を含むかもしくはからなり；
（ｉｉ）セラミック製品が、次の材料の一種以上、すなわち：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素、
を含み：
（ｉｉｉ）セラミック製品が、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度で少なくとも局所的に転位を含み；
及び／または
（ｉｖ）セラミック製品が、粒度勾配、テクスチャ、高い耐熱性、もしくは／及び均質な材料特性を有する、
前記セラミック製品。

【請求項24】

請求項２２または２３に記載のセラミック製品であって、
ａ．粒度が、５０μｍ未満では一つの方向に５倍超変化し、及び粒度が、直行方向では二倍未満変化し、
ｂ．多孔度が、５μｍ未満は５％未満、とりわけ開口多孔度がないものから、１５％超、とりわけ開口した浸透性多孔度を有するものまで変移し、及び／または
ｃ．粒子の１５％超が、主軸からの１５°未満の偏差で方向づけされている、
前記セラミック製品。

【請求項25】

複数のレイヤーを有する層状複合材である、請求項２２～２４のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【請求項26】

透過型電子顕微鏡写真において、１００μｍ^２の表面上で少なくとも４個のナノ孔が存在するような多孔度を有する、請求項２２～２５のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【請求項27】

セラミック製品の飽和分極が、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の飽和分極を少なくとも１０％上回る、請求項２２～２６のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【請求項28】

セラミック製品の保磁力が、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の最大で５０％である、請求項２２～２７のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【請求項29】

セラミック製品の歪みが、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の歪みを少なくとも１５％上回る、請求項２２～２８のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミック及びセラミック製品を製造するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックは、通常は、セラミック粉末から、これを次いで焼結して結合させることによって製造されることは既知である。焼結では、粉末の成分が結合されて完成したセラミックとなるように温度が高められる。この目的のためには、この粉末は、典型的には、セラミックが得られるように焼結炉中で加熱される。このことは、いわゆる機能性セラミックでも同様である。これは、特別な技術的特性を有する、特別な部類のセラミック材料に分類される。

【0003】

高温下に焼結してセラミック粉末を圧縮することによりセラミックを製造するためには、特に、耐熱性の炉と、多量のエネルギー消費量及び長いプロセス時間とが必要である。炉は、特に、耐熱性の材料から構築され、そして多量のエネルギー消費量を用いて加熱される。この際、炉の内部空間中でセラミックが加熱され、それにより、焼結プロセスが行われる。しかし、これらの炉の耐熱性にも限界があるので、焼結温度を下げるために、一部では、焼結助剤（例えばＳｉ_３Ｎ_４）を使用しなければならない。一般的に、プロセス時間は数時間の範囲であり、そして多量のエネルギーを必要とする。

【0004】

それ故、セラミック及びそれらの製造をより効率的にする要望がある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ”， ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｐ．Ｈｉｒｔｈ ｕｎｄ Ｊｅｎｓ Ｌｏｔｈｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服することができかつ特に、より効率的なセラミックを製造することを可能にする方法及び装置を提供することである。本発明の更なる課題は、従来技術の欠点を克服するセラミックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題は、（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造方法であって、セラミック原料に光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱して、それによってセラミック製品を製造することを含み、この際、光の入射は、少なくとも０．１ｍｍ^２の表面積に対して及び／またはセラミック原料の表面積の２０％超に対して同時に、すなわち、いちどきに行われ、及び入射される光の出力密度は、８００Ｗ／ｃｍ^２未満である方法によって、第一の観点による本発明により解消される。

【0008】

光の入射は、例えば、セラミック原料の表面積のうち２０％超、少なくとも３５％、少なくとも５０％、少なくとも６５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％に対して、特に全面に対して、同時に行うことができる。

【0009】

光の入射は、例えば、少なくとも０．１ｍｍ^２、少なくとも０．２ｍｍ^２、少なくとも０．５ｍｍ^２、少なくとも０．０１ｃｍ^２、少なくとも０．０２ｃｍ^２、少なくとも０．０５ｃｍ^２、少なくとも０．１ｃｍ^２、少なくとも０．２ｃｍ^２、少なくとも０．５ｃｍ^２、または少なくとも１．０ｃｍ^２の表面積に対して、特にセラミック原材料の表面積のうち少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％、例えば全面積に対して、同時に行うことができる。

【0010】

光の入射は、特に、少なくとも０．１秒間、少なくとも０．５秒間、少なくとも１秒間、特に少なくとも５秒間、特に少なくとも２０秒間、及び／または最大で１０分間、特に最大で８分間、特に最大で５分間、特に最大で３分間、特に最大で１分間、特に最大で３０秒間、特に最大で１０秒間、行われる。８００ｗ／ｃｍ^２未満の出力密度を有する光の入射が、ボリュームボディの焼結に特に役立つ。

【0011】

本発明による方法は、上記の光の入射の他に、より高い出力密度で及びかなりより短い時間でセラミック原料に対して光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱し、それによってセラミック製品を生成する更なるステップも更に含むことができ、ここで、光の入射は、セラミック原料の表面積のうちの５０％超に対して同時に行い、及び入射される光の出力密度は少なくとも８００Ｗ／ｃｍ^２、例えば少なくとも１０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１００００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１５０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５００００Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも４０００００Ｗ／ｃｍ^２、好ましくは高くとも７５０，０００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも２００００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも８０００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも１００００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも７０００Ｗ／ｃｍ^２、または高くとも５０００Ｗ／ｃｍ^２である。

【0012】

光の入射の前記の更に別のステップは、特に、かなりより短い時間、例えば最長でも１００ミリ秒間（ｍｓ）、最長でも５０ｍｓ、最長でも４０ｍｓ、最長でも３０ｍｓ、最長でも２５ｍｓ、または最長でも２０ｍｓ、及び／または最短でも０．５ｍｓ、最短でも１ｍｓ、最短でも２ｍｓ、最短でも５ｍｓ、または最短でも１０ｍｓ、行われる。前記の光の更に別の入射は、時間が短い故に、閃光とも称することができる。

【0013】

前記更に別のステップでの光の入射は、例えば、セラミック原料の表面積のうちの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％に対して、特に全表面積に対して、同時に行うことができる。

【0014】

前記更に別のステップでの光の入射は、例えば、少なくとも０．１ｍｍ^２、少なくとも０．２ｍｍ^２、少なくとも０．５ｍｍ^２、少なくとも０．０１ｃｍ^２、少なくとも０．０２ｃｍ^２、少なくとも０．０５ｃｍ^２、少なくとも０．１ｃｍ^２、少なくとも０．２ｃｍ^２、少なくとも０．５ｃｍ^２、または少なくとも１．０ｃｍ^２の表面積に対して同時に行うことができ、とりわけ、セラミック原料の表面積のうちの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％に対して、例えば全表面積に対して、同時に行うことができる。

【0015】

すなわち、好ましい実施形態の一つでは、ボリュームボディの焼結のための照明の他に、この焼結工程の前または後にも、好ましくは焼結工程の間にも、その表面を、非常に短い時間でより強く照射する。例えば、Ｘｅ閃光ランプからの閃光を、高い出力密度（とりわけ、少なくとも８００Ｗ／ｃｍ^２、例えば少なくとも１０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０００Ｗ／ｃｍ^２、または約４３５０Ｗ／ｃｍ^２）で短時間（とりわけ、最長で５０ｍｓ、最長で４０ｍｓ、最長で３０ｍｓ、最長で２５ｍｓ、または最長で１０ｍｓ、例えば約２０ｍｓ）で用いることにより、表面を、その下にあるボリューム材料よりも明らかに強く加熱することができる。それによって、表面に異なる特性を持つ層が形成される。これは、好ましくは、テクスチャを有し、そしてボリュームボディよりも高い密度及び大きい粒度を有する。更に、この層は、ボリュームボディにおいて配向粒子成長を生じさせるために利用できる。英語では、粒子成長へのこのタイプのコントロールは、「ｔｅｍｐｌａｔｅｄ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｔｈ（テンプレート粒子成長）」と称される。

【0016】

好ましくは、層とボリュームボディとの間の縮小による熱的不適合または不適合は、ボリュームボディ自体が高温である間に閃光を使用することによって減少され、特に防止され、この際、セラミックは、高温での応力を特に良好に弱めることができる。

【0017】

粉末材料を加熱するために光を使用することによって、一方では、プロセス時間及びエネルギー消費量を劇的に減少することができ、他方で、加熱速度のパラメータを、非常に確実にコントロールでき、特に調節及び／または能動的に調整することができる。そのため、粉末がどの箇所でどのくらい速く加熱されるかを的確にコントロールすることができる。特に、加熱を大きな表面に対して同時に行うことができ、プロセスを連続的な方法として実現できる。該セラミック材料を、照明によって特に迅速に加熱することができる。この際、照射された領域において、速い加熱速度をセラミック材料において達成することができる。従って、提案された方法は、とりわけ、セラミック材料における出力密度の及びそれ故、温度のはるかにより直接的なコントロールを可能にする。同時に、該方法は、驚くべきことに、セラミックの慣用の製造方法よりもかなりより簡単に実施することができる。同時に、慣用の焼結法では不可能であるかまたはかなり大きな労力をもってしか達成できない観点、特に、以下の観点のうちの一つ以上を実現することができる。
・粒度勾配の生成、
・テクスチャの生成、
・ナノ多孔性の生成、
・特に格別高い温度における、改善された耐熱性の発生、
・均一な材料特性の発生、
・プロセス時間の短縮、
・プロセスのより正確なコントロール可能性、特に非常に拘束なプロファイルの実現、
・比較的厚手のセラミックを製造する場合でさえの、特に少量生産領域におけるエネルギーの節約、及び／または
・特に少量生産の開発の促進、改善、簡素化。

【0018】

粒子勾配及び／またはテクスチャは、異なる温度プロファイルによってセラミックの表面上に及び内部に生成することができる。例えば、該方法は、経時的及び／または空間的出力密度プロファイルを含むことができる。好ましい経時的出力密度プロファイルは、例えば、０．２から２００ｍｓまで、例えば２０ｍｓの期間にわたる８００Ｗ／ｃｍ^２から２０，０００Ｗ／ｃｍ^２までの範囲の出力密度、例えば４３５０Ｗ／ｃｍ^２の出力密度、及びその後のまたは並行した、１秒間から２分間まで、例えば１０秒間の期間にわたる１０Ｗ／ｃｍ^２から＜８００Ｗ／ｃｍ^２までの範囲、例えば１３０Ｗ／ｃｍ^２の更なる出力密度を含む。それによって、粒度勾配及び／またはテクスチャを有するセラミック製品を製造できる。とりわけ、緻密に焼結された表面層の下に多孔性のボリュームを含む、セラミック製品を得ることができる。前記の高い第一の出力密度によって、緻密に焼結された表面層の形成をもたらす。第一の出力密度が使用される時間が短いために、緻密に焼結された層は、薄い表面層に限定される。この表面層の厚さは、例えば、１０から２０μｍまでの範囲であることができる。緻密な表面層及びその下にある多孔性のボリュームを有するセラミック製品は、燃料電池での使用に特に適している。粒度及びテクスチャは、それぞれ、機能的及び機械的特性、例えば伝導性及び亀裂の発生し易さに対して作用する。

【0019】

本発明による方法を用いることで、ナノ多孔性も生成できる。ナノ孔とは、ミクロ組織解析を用いて、すなわち、例えばＴＥＭ顕微鏡写真を評価して定量化可能な、１μｍ未満のマーチン経、すなわちナノメータ範囲のマーチン経を有する孔である。本発明によるセラミック製品は、ナノ孔を含むことができる。これは、セラミック製品がＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ（英語：“Ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒｃｏｎｉａ”（イットリウム安定化ジルコニア））またはＬｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３を材料として含む場合に、特に該当する。

【0020】

加えて、本発明による方法は、極めて高い温度、例えば５００℃から３２００℃までの範囲の温度での焼結を可能にする、というのも、炉による最大温度への制限がないからである。それによって、製造されるセラミック製品は、とりわけ、高温下での、例えば１４００℃超の温度下での、改善された耐熱性を達成することができる。前記の極めて高いプロセス温度により、焼結助剤の使用の省略を可能とし、より大きな粒子の生成及びそれ故、より良好な耐クリープ性の達成を可能にする。一次拡散経路に依存して、クリープ率は、１／粒度^２（ナバロ・ヘリングクリープ）または１／粒度^３（コーブルクリープ）に比例する。それによって、従来製造されたセラミックがそれらのより低い温度安定性の故にその使用が制限される場合もあったセラミック製品の新しい使用分野が開拓され、例えば粒度を１０倍にすることによって、同じ温度及び応力で望ましくない歪みレベルを超えない時間を、１００から１０００倍まで延長することができ、それ故、セラミックの使用期間を同程度延長することができる。

【0021】

本方法では、セラミック原料において及び／またはセラミック製品において、特に、少なくとも１４００℃、少なくとも１５００℃、少なくとも１６００℃、少なくとも１７００℃、少なくとも１８００℃、少なくとも１９００℃、または少なくとも２０００℃の温度が達成される。セラミック原料及び／またはセラミック製品における温度は、例えば、５００℃から３２００℃までの範囲、とりわけ１０００℃から３０００℃まで、１２００℃から２８００℃まで、１４００℃から２７００℃まで、１５００℃から２６００℃まで、１６００℃から２５００℃まで、１７００から２４００℃まで、１８００℃から２３００℃まで、１９００℃から２２００℃まで、または２０００℃から２１００℃までの範囲であることができる。

【0022】

好ましい実施形態の一つでは、該セラミックは、焼結工程の間に、少なくとも１８００℃またはそれよりかなり高い温度、例えば２５００℃に加熱される。この際、例えば、膨張グラファイト製の絶縁材が使用される。とりわけ、このような極めて高い温度は、多大な技術的労力をかけることなく、通常の雰囲気中で達成することができる。それにより、格別に粗い原料粉末を用いてまたは格別に高い焼結－及び融解温度を用いて材料を製造することができる。これは、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素または酸化マグネシウムなどのセラミックの製造を促進し、改善しそして簡素化することができる。

【0023】

本発明の方法を用いることにより、例えば粒度、相組成、多孔性、微小亀裂の数及び大きさ、及び伝導性に関しての、明らかにより均一な材料特性を持つセラミック製品を得ることができる。これは、一方では、土台に対して絶縁することによる、例えばガス膜上に浮遊させることによる、グリーンボディの熱的デカップリングにある。他方で、同時の平面的照明は、横方向の温度勾配（例えば、表面に同時には照明されず、その代わりに表面は点毎に走査される選択的レーザー焼結で生じるような温度勾配）が排除されるかまたは少なくとも大きく減少し、それによって材料特性及びそれらの均質性が改善されるという利点を有する。

【0024】

更に、本発明の方法を用いた場合には数秒間内に部材全体が一度に焼結され得るために、選択的レーザー焼結と比べると、プロセス時間が根本的に短縮される。プロセス時間の極端な短縮及び簡素化された取り扱いにより、開発を明らかにより迅速に行うことができる。とりわけ、スパッタターゲットまたはＰＬＤターゲット（英語：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（パルスレーザー堆積）（ＰＬＤ）の場合のような少量生産を、改善及び簡素化することができる。

【0025】

炉の代わりの光の使用は、プロセス時間を１０００分の一に短縮することができる。更に、例えば２０％から９９％までのエネリギーの節約を達成できる。エネルギーの節約は、対応するＣＯ_２削減に変換できる。更なる利点の一つは、持続的に購入できる電流を使用できる点にある。ガス／油は、ＣＯ_２ニュートラルでは大規模に得ることはできない。より厚手のセラミック、例えば０．１ｍｍから２０ｍｍまで、とりわけ０．５ｍｍから１０ｍｍまでまたは＞１ｍｍから５ｍｍまでの範囲の厚さを有するセラミックでさえを、数秒間内で、少なくとも９０％のエネルギー節約と共に製造することができる。とりわけ、エネルギー節約は、同時にリードタイムを短縮しつつ達成できる。

【0026】

該セラミック原料は、とりわけ、少なくとも０．００１ｍｍ、少なくとも０．０１ｍｍ、少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１．０ｍｍ、または少なくとも２．０ｍｍの厚さを有することができる。この厚さは、例えば、０．１から１２．０ｍｍまで、とりわけ０．２から１０．０ｍｍまで、０．５から８．０ｍｍまで、１．０から５．０ｍｍまで、または１．０から４．０ｍｍまでの範囲である。

【0027】

好ましい実施形態の一つでは、該セラミック原料は、中温度に、例えば焼結工程の間の最大温度の５０％まで予熱される。それによって、特に素早く加熱する必要のある温度範囲が大幅に狭くなる。それによって、比較的厚手の材料厚を成功裏に処理でき、特に均質な材料特性を生成することができる。予熱ステップは、実際の焼結ステップよりも、より長い期間にわたるより遅い加熱速度でも行うことができる。更に、ここでは、焼結の場合よりも、かなりより低い出力密度が必要され、そして予熱ステップのために慣用の炉を使用すること、またはこのステップを、バインダー材料の焼尽と組み合わせることも考慮され得る。

【0028】

好ましい実施形態の一つでは、セラミックからの熱を放射は適当な鏡により減少される。とりわけ放射された赤外線を反射するために例えば金でコーティングされた、例えば楕円形にまたは放物線状に形成された鏡を、放出された放射線を生じたセラミックに戻すために使用することができる。これは、温度を維持するために必要な電力を削減することを可能にする。それによって、長い露光時間におけるエネルギー効率を改善できる。

【0029】

好ましい実施形態の一つでは、少なくとも二つの側面から照明される。

【0030】

特に好ましい実施形態の一つでは、０．１から１２．０ｍｍまで、とりわけ０．２から１０．０ｍｍまで、０．５から８．０ｍｍまで、１．０から５．０ｍｍまでまたは２．０から４．０ｍｍまで、例えば約４ｍｍの材料厚が処理される。この際、好ましくは、二つの側面から照明され、そして予熱ステップが利用される。

【0031】

更に、該方法は、完全な部材、例えば多層キャパシタを焼結プロセスで製造することが可能である。

【0032】

更に別の観点の一つでは、本発明の方法を用いることで、任意に少なくとも局所的な転位を生成することができる。高密度のこのような転位は、それの伝導率の故に、セラミックにおいては特に有利である場合がある。というのも、転位によって、セラミックの機能的及び機械的特性を改善及び／または的確に調節することができるためである。なかでも転位により影響され得る、特に改善され得るセラミックの特性には、なかでも以下のものが挙げられる：
・亀裂に対するセラミックの耐性；
・セラミックの変形可能性、特に高温変形可能性；
・セラミックの破壊靱性；
・セラミックの摩耗挙動；
・セラミックの触媒活性；
・セラミックの電気光学的特性；
・セラミックの電気、イオン及び／または熱伝導性；
及び／または
・セラミックの強誘電的及び／または半導体的特性。

【0033】

しかし、セラミックの二次的特性、例えば層複合体（例えば、キャパシタ、圧電式アクチュエータ、太陽電池、固体バッテリー、燃料電池及び電解セル）における異なる相の共焼結の場合の相互拡散の傾向、または新しいタイプのバッテリーにおける金属リチウムの堆積（リチウム樹状結晶成長）における均質性も、転位により影響を及ぼすことができ、特に改善することができる。

【0034】

それ故、該方法は、後での使用目的に依存して、導入される転位の数及び密度に関してセラミックに影響を及ぼすことを可能にし、そしてそれによって、セラミックの特性、中でも、例えば先に記載したようなそれらの機能的及び機械的特性に、再び的確に影響を及ぼすこと、特に調節及び／または改善することを可能にする。

【0035】

更に、転位は化学的ドーピングを置換及び／または補足することができる。それによって、材料の煩雑さを低減でき、これは、複雑さがより少ない原料サプライチェーン並びにより持続可能でかつ経済的な製造を可能にする。同時に、これは、より簡単なリサイクルの可能性も供する。

【0036】

更に、提案される該方法を用いることにより、焼結後のセラミックの良好な機械的変形性を達成することができる。この特性は、塑性変形可能性、特に湾曲、折り曲げ、深絞り、鍛造及び／または押出を必要とする二次成形のために利用することができる。

【0037】

従って、提案された該方法は、既知のセラミックの特性の大きな改善をもたらすことができる。この際、該方法は、比較的少ない技術的労力で実現可能である。該方法は、技術的な前提条件に関しては僅かな要求しか課さないために、既存の製造プロセスに特に簡単に一体化することもできる。該方法は、非接触式に行われるので（すなわち、これは、中でも、「閃光焼結」の場合のように試料の接触も必要としない）、それの実施は特に簡単に行い得る。それ故、既存の製造工程を、提案された該方法をそこで使用するために、非常に簡単にかつ費用効果的に増備することもできる。この際、光源は、多数のそれ自体慣用の光源から選択することができる。それによって、該方法の実施は、特に費用効果よく行うことができる。また、該方法は、試料の多数の様々な幾何学的形状のためにも使用することができる。とりわけ、材料を照明域に通して連続的に輸送するプロセスが可能である。それにより、提案された該方法は、大量生産に非常に良好に適している。

【0038】

光の入射によって、特に、セラミック内でコントロールされた及び／またはコントロール可能な温度プロファイルを調節することができる。例えば、これは、セラミック内での空間的温度プロファイルであることができる。それにより、この場合も、転位の特に良好で確実なコントロールを、非常に高い転位密度と共に達成でき、これは、再び、セラミックの特性の対応するコントロールを可能にする。また、セラミックの所定の特性の任意の勾配を生成できる、すなわち、特性値が位置と共に徐々に変化する。更に、照射の経時的な出力密度プロファイルを用いて、特性勾配を持つセラミック製品を生成することもできる。高密度の、例えば９０％超または９５％超の密度の、とりわけ開口のまたは浸透性の多孔性を持たない表面層を有し、かつ浸透性の多孔性を持ち及びそれ故、ガス浸透性を持つ低密度のその下にあるボリュームを有する製品を製造することができる。このような製品は、例えば、燃料電池での使用に関してまたは水分解に関して関心がもたれる。該表面層は、それの高い密度の故に気密性であり、他方で、その下にあるボリュームは、それの多孔性の故に良好な反応空間である。

【0039】

提案された該方法を用いることで、要求が高い使用目的の場合でもセラミックの特性に影響を及ぼすこと、とりわけ改善することができるようにセラミック中で十分な数及び密度をもって転位を生成できることが初めて可能となる。該方法は、任意に、コントロールされた条件下に転位の生成を可能とし、それ故、再現可能でもある。

【0040】

該方法は、とりわけ、短い波長でも特に良好に機能する。その他、添加剤が、長波長でのより良好な吸光及び選択的レーザー焼結でのより良好な結果を保証することが知られている。しかし、一部では不利な添加剤は使用する必要がない方がよい。驚くべきことに、該方法を窒素雰囲気中で行った場合に、本質的により多くのエネルギーが吸収される。ここで、酸素欠乏は、吸光性添加剤と同じように作用する。好ましくは、該方法は、窒素雰囲気中で実施される。好ましくは、該方法は、吸光性添加剤を含まない。

【0041】

例えば、可視光及び／またはＵＶ光を使用することができる。代替的にまたは追加的に、赤外スペクトル範囲の光も使用できる。光、例えば可視及び／またはＵＶ範囲の光を入射することによって、セラミック内の温度プロファイルを非常に正確にコントロール、とりわけ制御することができる。適切な波長を選択することによって、とりわけスペクトル範囲（ＵＶ、ＶＩＳ、ＩＲ）を選択することによって、効率を特に確実に調節することができる。特に好ましくは、青色レーザー光、とりわけ２００ｎｍから７００ｎｍまで、例えば３００ｎｍから６００ｎｍまでまたは４００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲の波長を有するレーザー光を連続波（非パルス光、英語：「ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ」）として使用することができる。

【0042】

例えば４５０ｎｍの波長を持つレーザーは、２．７ｅＶの光子エネルギーに相当する。光子エネルギーがバンドギャップより大きい場合には、その材料はこの光をほぼ１００％吸収する。そうでない場合には、それはほぼ透明である（ガラス参照）。殆どのセラミックにおいて、バンドギャップは２ｅＶと５ｅＶとの間である。殆どの重要な酸化物では、それは２．７ｅＶと３．８ｅＶとの間である。しかし、バンドギャップは温度と共に小さくなり、１２００℃では約１ｅＶ低下する。それ故、殆どの酸化物では、最大プロセス温度において高効率を達成するためには約２ｅＶで十分である。

【0043】

８００ｎｍの波長（１．５ｅＶ）を有する赤色レーザーは不利である。この光は効率良く吸収されず、それにより、１０から２０倍多い出力が必要となる。１００００ｎｍの波長（０．１５ｅＶ）を持つＣＯ_２レーザーには、効率のよい吸収に関する更に大きな問題が伴う。

【0044】

それ故、好ましくは、光子エネルギーは、少なくとも２ｅＶであり、とりわけ２ｅＶから５ｅＶまで、例えば２．５ｅＶから４．０ｅＶまでまたは２．７ｅＶから３．８ｅＶまでの範囲である。

【0045】

好ましくは、急激な吸収効率の変化を避けるために一つ以上の波長が同時に使用され、それによって、好ましくは、機械的安定性及び均質性が高められる。

【0046】

この際、基本的には、入射光は、セラミックまたはグリーンボディによって、とりわけ、この光が入射する表面でまたはその付近で吸収され、その際、材料の内部も、表面からの熱伝達によって加熱され得る。特に適した実施形態の一つでは、薄いグリーンボディが使用され、この際、光の的確な切断は、非常に速い冷却速度も可能にする。また、層複合体及びコンポジット、とりわけ、固体バッテリー、アクチュエータ、キャパシタ及び燃料電池を、該方法を用いて焼結することができる。

【0047】

この際、グリーンボディは、例えば、焼結プロセス前のセラミック、それ故、セラミック原料のことを指し得る。この用語は、多くの場合に、原料が例えばフィルムであるかまたは圧縮された粉末であるか、及びそれがどのような幾何学的形状を持つかに関しては、制限されない。

【0048】

実施形態の一つでは、該セラミック原料はフィルム状の幾何学的形状を有する。例えば、補償（レーザー）光学系を使用し、それにより、導入される光の出力を正確にかつ迅速に制御することができる。それ故、焼結工程の進行中に起こる緻密化の間に、転位をセラミックに同時に導入することができる。このようにしてコントロール可能な迅速な加熱及び／または冷却速度によって、任意に、転位を高程度にセラミック中に導入することができ、これは、従来のやり方では、例えば炉ではそれの熱慣性の故に可能ではない。その場合、転位によって、セラミックの多数の機能的及び機械的特性を改善することができる。例えば、とりわけセラミックの厚さが薄い場合、例えば厚さが１ｍｍ未満の場合には、照射をオフにすることによって冷却速度をコントロールすることができ、とりわけ、それによって、非常に速い冷却速度も達成できる。これは、従来技術のやり方では利用可能ではない設計パラメータである。

【0049】

すなわち、高速な冷却速度は、特に、光源のオフによって、それ故、熱出力の供給の停止によって、達成することもできる。これは、慣用の炉と比べて、迅速な冷却時間を可能にする。任意に慣用の炉は使用されないため、炉の熱慣性は排除される。それによって、セラミックは、全熱慣性を殆ど消失させる。応じて、熱慣性は、薄いセラミックの場合に特に低くすることができる。その結果、迅速かつ正確な温度プロファイルを実行することができる。

【0050】

エージングステップ、すなわち高められた温度での直接的な保持が提供されるように、光を用いて能動的に冷却を制御することが有利であり得る。とりわけ、エージングステップは、例えば３００℃から１０００℃までの範囲の温度で及び例えば、数秒間、例えば少なくとも１０秒間から数分間、例えば少なくとも３分間まで、または更には数時間、例えば最長で３時間までの期間、設けることができる。エージングステップは、点欠陥の平衡化、及びそれ故、セラミック製品の温度依存性の電気伝導性の安定した推移を得るために、とりわけ機能性セラミックにおいて有利である場合がある。しかし、セラミック製品の起こり得る熱衝撃効果またはそれによって発生する亀裂を最小化するためにも、エージングステップを設けて利用することができる。代替的にまたは追加的に、冷却温度を能動的に調整しそして冷却速度を、例えば８００℃から１００℃までの温度範囲内において、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、例えば１分間あたりで少なくとも５ケルビン、更に好ましくは１分間あたりで少なくとも１０ケルビン及び／または１秒間あたりで最大でも１ケルビン、更に好ましくは１分間あたりで最大でも２０ケルビンに低下させることも企図できる。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、好ましくは、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、５～６０Ｋ／分、更に好ましくは１０～２０Ｋ／分の範囲である。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、好ましくは少なくとも５Ｋ／分、更に好ましくは少なくとも１０Ｋ／分である。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、好ましくは最大でも１Ｋ／秒、更に好ましくは最大でも２０Ｋ／分である。

【0051】

この際、該方法は、燃料電池のための電解質層及び／または層複合体の、電解セルの及び固体バッテリーの並びにセラミックセンサーの焼結のために特に良好に適している。

【0052】

それ故、提案される当該方法を用いることにより、従来のやり方では原料の加熱のために用いられる焼結炉の使用を、完全にまたは少なくとも部分的に省くことができる。これは、多くの重要な利点をもたらす：炉全体を加熱しそして再び冷却する必要がもはやないので、膨大なエネルギー量を節約することができる。更に、光の入射は、セラミック内での極めて動的な温度推移を可能にする。炉の緩慢な加熱及び冷却挙動を克服することができる。従って、加熱バンド、炉または電流とは対照的に、セラミックの温度の非常に効率のよいコントロールを行うことができる。

【0053】

実施形態の一つでは、光の入射の開始前に及び／または光の入射の開始後に、セラミック材料は、焼結炉を用いてまたは他のやり方で焼結される。それ故、提案される該方法は、例えば、高い転位密度が必要とされる場合にのみ、それに切り替えることができる。

【0054】

提案される該方法は、特に、以下の有利な特徴及び特性を有し、これらはそれぞれ単独で、全て一緒に及び／または任意の組み合わせで利用することができる：
・ほぼ任意の幾何学的形状、中でも、１ｍｍ未満のまたは１ｍｍから５ｍｍまでの厚さを有する厚さを有する直方形の幾何学的形状のセラミックを、該方法で焼結することができる。
・該方法は、非接触式に行い得る。
・該方法は、スケーラブルである。
・該方法は、特に大表面を同時に処理することができる。
・該方法は、任意に生成された転位によって顕著な特性を得る、セラミック膜のようなセラミックのための最初の工業的にスケーラブルな製造方法である。
・該方法は、わずかな技術的な労力だけで、非常に短いプロセス時間を達成する。
・該方法、とりわけそれと接続された焼結プロセスは、既存の工業的なフィルムキャストプラントに直接統合することができる。
・該方法は、任意に、非常に多数で非常に高密度の転位を可能にする。
・該方法は、大量生産のためにも、良好に拡張可能でありかつ簡単に実施可能である（例えば、入手が容易な照明を使用できる）。
・実験室規模でのプロセス制御は、特に工業的なプロセス制御に類似して設計でき、それにより、更なる開発を特に迅速に実現でき、そして品質管理が単純化される。
・該方法は、僅かな技術しか必要とされないので、既存のプラントにも後から装備できる。
・該方法は、連続的プロセスとして設計できる。
・加熱しそして再び冷却する必要のある炉が必要ないので、製造の際に大幅なエネルギーの節約が可能である。材料それ自体だけが加熱される。
・該方法は良好に再現及びコントロール可能であり、それにより、望ましくない副作用、例えば、セラミック材料中の点欠陥による伝導性の変化も避けられる、というのも、例えば閃光焼結の場合の状況とは異なり、明確に定義された方法パラメータが優先するからである。それによって、該方法は、その煩雑さが低減される。
・該方法は、無加圧で行い得る。

【0055】

この際、該方法は、以下の領域の一つ以上においてセラミックを製造するために特に良好に使用することができる：燃料電池技術、電解セル、固体バッテリー、センサー、固体バッテリー、水素技術、太陽電池、触媒技術、キャパシタ及びアクチュエータ。

【0056】

この際、当然ながら、当業者は、光が入射される間、焼結工程の結果としてのセラミック原料からセラミック製品までの遷移は連続的であることを理解する。

【0057】

この際、本発明は、特に、セラミック原料中に大きな局所的な勾配が発生しないように、温度を調節すること、とりわけ温度プロファイルの横方向の変動を最小化することを可能にする。それにより、焼結された材料は、より耐引き裂き性になる。追加的に、任意に、照明された領域と照明されていない領域との間の遷移を勾配として設計することができる。

【0058】

実施形態の一つでは、材料の１ｃｍ^２以上、特に２５０ｃｍ^２以上、及び／または２０００ｃｍ^２以下、特に１００ｃｍ^２以下の表面が同時に照明される。

【0059】

当該方法を用いて製造されたセラミックは、それの任意に高い転位密度の故に、格別高伝導性であり得る。例えば、該方法を用いて、機能性セラミックを製造することができる。機能性セラミックを使用する場合、可能な限り伝導性のセラミックに関心がもたれる、というのも、これは、システム全体（例えばバッテリーの）に有益であるためである。

【0060】

この際、機能性セラミックとしては、特に、例えばキャパシタ、センサーまたはバッテリー膜に関しての格別機能的な特性を有するセラミックのことと理解される。それは、例えば、構造及び機械的特性によって付加価値が決められる構造セラミックとは異なる。
この際、転位は、関連する専門文献、例えば“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ”， ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｐ．Ｈｉｒｔｈ ｕｎｄ Ｊｅｎｓ Ｌｏｔｈｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ（非特許文献１）において定義されている。本発明の意味での転位は、特に、材料中の一次元結晶欠陥であり、これは主として製造の際に発生し得る。

【0061】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料の部分的な加熱が、（ａ）１Ｋ／秒以上、特に１０Ｋ／秒以上、特に１００Ｋ／秒以上、特に１０００Ｋ／秒以上、（ｂ）１００００Ｋ／秒以下、特に５０００Ｋ／秒以下、特に１０００Ｋ／秒以下、及び／または（ｃ）１０Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と２０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１５００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間の加熱速度で行われることも、企図できる。

【0062】

光の入射によってセラミック材料において然るべき加熱速度が達成されることによって、任意に、多数の及び高密度の転位をセラミック製品中に実現することができる。

【0063】

任意に、加熱速度は、最大で２５００Ｋ／秒、特に最大で５００Ｋ／秒、特に最大で１５０Ｋ／秒、特に最大で５０Ｋ／秒、特に最大で５０Ｋ／秒である。代替的にまたは追加的に、加熱速度は、１Ｋ／秒以上であることもできる。

【0064】

例えば、加熱速度は、一つの実施形態では、１Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に５０Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間、特に５０Ｋ／秒と８００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と６００Ｋ／秒との間である。

【0065】

例えば、一つの実施形態では、目的温度は、５００Ｋ／秒超の加熱速度を用いた場合には、５秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満で達成される。例えば、目的温度は、１０秒間未満内、好ましくは５秒間未満内、更に好ましくは２秒間未満内、更に一層好ましくは１秒間未満内で、±２０Ｋの精度で安定化される。

【0066】

代替的にまたは追加的に、冷却速度は、２５０００Ｋ／秒と５０Ｋ／秒との間、特に１０００Ｋ／秒と５０Ｋ／秒との間である。とりわけ、焼結温度から１０００℃の温度への冷却速度は非常に高速であることが好ましい。好ましくは、焼結温度から１０００℃の温度までの冷却速度は、５０Ｋ／秒から１０００Ｋ／秒までの範囲、例えば１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの範囲、または１５０Ｋ／秒から２５０Ｋ／秒までの範囲である。

【0067】

冷却速度は、とりわけ、厚さにも依存し得る。例えば、冷却速度と材料の厚さとの商は、２５０００Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）と１０Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）との間の範囲、特に１０００Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）と５０Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）との間の範囲であることができる。

【0068】

非常に短時間でより高い出力密度で光を更に入射する場合、更に一層明らかに高い加熱速度、例えば５，０００，０００Ｋ／秒まで、１，０００，０００Ｋ／秒までまたは５００，０００Ｋ／秒までの加熱速度が生じ得る。例えば、閃光を使用した場合、緻密な層を多孔性の土台上に形成することができる。

【0069】

実施形態の一つでは、加熱速度は、照明された表面上で確認できる。ここで、照明された表面上での温度変化を測定することによって、加熱速度をコントールすることができる。これは、好ましくは、適切な高温計によって非接触式に行うことができる。温度測定のための他の方法、例えば、焼結すべき材料の特性をベースとして熱電素子、抵抗温度センサーまたは非直接的測定法を用いた方法も同様に可能である。好ましい実施形態の一つでは、加熱中の出力密度は、加熱速度をできるだけ高くかつ一定にするため温度を維持するために続いて必要とされるよりも、高く選択される。できるだけ均一な加熱速度を達成するために、加熱の間に出力密度を高めることが好ましい。

【0070】

加熱速度をコントロールするためには、例えば、入射光の出力密度は、パラメータとして直接コントロールすることができる。このコントロールは、任意に、局所的に及び／または経時的に変化する加熱速度を調節することを含み得る。出力密度のパラメータは、測定技術的にも容易に得ることができる。

【0071】

それ故、一つの実施形態では、加熱速度は、入射光の出力密度に基づいてコントロールされる。任意に、出力密度は、２Ｗ／ｃｍ^２と７５０Ｗ／ｃｍ^２との間、好ましくは４Ｗ／ｃｍ^２と５００Ｗ／ｃｍ^２との間、更により好ましくは５Ｗ／ｃｍ^２と２００Ｗ／ｃｍ^２との間または１０Ｗ／ｃｍ^２と１５０Ｗ／ｃｍ^２との間である。出力密度は、８００Ｗ／ｃｍ^２未満、例えば最大でも７５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも７００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも６５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも６００Ｗ／ｃｍ^２、最大で５５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも５００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも４５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも４００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも３５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも３００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも２５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも２００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも１５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも１００Ｗ／ｃｍ^２、または最大でも７５Ｗ／ｃｍ^２である。出力密度は、例えば、少なくとも１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５０Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも６０Ｗ／ｃｍ^２であることができる。

【0072】

時間が短い場合には、先に記載したように（閃光）、明らかにより高い出力密度を入射することもできる。

【0073】

数学的な考察は、セラミック、とりわけグリーンボディの最大温度は、試料温度が入射光の出力密度に従い適合されるやいなや、おおよそ出力密度の４乗根に依存し得ることを示す。例えば、例示的なセラミック試験片、とりわけグリーンボディでは、５Ｗ／ｃｍ^２は約７５０℃に、そして２００Ｗ／ｃｍ^２は、約１７５０℃に対応する。出力密度が、目下の温度のために必要な出力密度を上回る場合に、セラミックが加熱される。出力密度が低下すると、セラミックは冷える。高温度では、セラミックから放射される熱エネルギーを補償するために、出力密度の大部分が利用される。

【0074】

この際、出力密度は、とりわけ良好な時間分解能でコントロールされ、それにより、非常に正確に規定された出力密度プロファイルまたは温度プロファイルが可能となる。例えば、セラミックを非常に高い出力密度で加熱することができ、これは次いで、目下の温度に対応するより低い値に迅速に適合される。それによって、セラミックは非常に迅速に加熱することができ、この際、最大温度が、迅速にかつとりわけ非常に正確に達成される。それにより、例えば、温度が目的温度の９０％から１００％に上昇する時間を、慣用の方法、例えば通常の炉と比べて明らかに短縮でき、特に最短化でき、そして同時に、目的温度からの超過を避けることができる。それ故、出力密度の技術的コントロールによって、ほぼ任意の温度プロファイルが、とりわけ迅速な温度変化をもって可能となる。更に、温度プロファイルの局所的な（及び／または経時的な）変化は、セラミック材料中での局所的に変化する特性及び転位密度を調節することを可能にする。それにより、温度プロファイルの明らかにより自由な設計が使用者に可能になる。それ故、特に、複雑な温度プロファイルも可能である。

【0075】

出力密度は、特に、格別より短い時間的遅れでオン／オフでき、または任意に配量することができる。この際、達成可能なオン／オフ速度は、光及び使用される光学系によって決定され、そして例えば、１秒間以下、特に１ミリ秒以下であることができる。ここで、「オン／オフ速度」とは、特に、照明をオン及び再びオフにするために必要な時間を意味する。代替的にまたは追加的に、オン／オフは、光学系によっても調整することができ、他方で、ランプは連続的に点灯する。

【0076】

任意に、出力密度の変化は、１％／秒と１０００００％／秒との間、好ましくは１００％／秒と１００００％／秒との間である。とりわけ、これらの変化率は、焼結温度の５０％から１００％までの範囲、好ましくは７５％から１００％までの範囲、更に好ましくは９０％から１００％までの範囲で達成可能である。

【0077】

任意に、出力密度は、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、好ましくは１０ミリ秒間未満で、８０％超低減することができ、そして好ましくは完全にオフにすることができる。

【0078】

代替的にまたは追加的に、光の入射によるセラミック原料の加熱、特に部分的な加熱は、（ａ）少なくとも０．２５秒間、特に少なくとも３秒間、特に少なくとも２０秒間の期間、及び／または（ｂ）最長で１０分間、特に最長で８分間、特に最長で５分間、特に最長で３分間、特に最長で１分間、特に最長で３０秒間、特に最長で１０秒間、特に最長で５秒間、特に最長で３秒間、特に最長で１秒間の期間、行うことを企図することもできる。

【0079】

この短い期間のために、該方法は、大規模生産にも特に良好に適している。

【0080】

任意に、前記期間は、最長で１０分間、特に最長で１分間、特に最長で１０秒間である。

【0081】

例えば、一つの実施形態では、前記期間は、０．１秒間と１０分間との間、特に１秒間と１分間との間、特に２秒間と３０秒間との間である。

【0082】

代替的にまたは追加的に、局所的に発生した転位が、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度を有することを企図することもできる。

【0083】

該方法は、実施が特に簡単であるだけでなく、相応して高い転位密度も可能する。

【0084】

例えば、前記の転位密度は、局所的に発生した転位密度である。他の言い方をすれば：例えば、前記の転位密度は、少なくとも局所的に発生した転位が満たす転位密度である。

【0085】

これは、光の入射及び材料の加熱によって、少なくとも局所的に形成された転位よりも広範囲の転位が生じ、この際、これらのより広範囲の生成した転位は、上記の転位密度の全ては満たさず、従って、局所的に生成された転位には含まれないことを意味することができる。例えば、（対応する転位密度を有する）局所的に生成された転位の周りには、更なる転位が存在し得るが、しかしこれらはより小さい密度を有する。

【0086】

例えば、前記転位密度は、セラミックの１μｍ^２、１ｃｍ^２または１ｍ^２の面積に関連する。より広い面積では、例えば１０個の代表的な箇所でランダムに局所的に密度を試験することができる。

【0087】

代替的にまたは追加的には、以下も企図され得る：
（ｉ）局所的に生成された転位が、セラミック材料の光によって加温された領域内部に存在する；
（ｉｉ）入射光の出力密度が、（ａ）１Ｗ／ｃｍ^２と７５０Ｗ／ｃｍ^２との間、更に好ましくは５Ｗ／ｃｍ^２と１５０Ｗ／ｃｍ^２との間であり、及び／または（ｂ）１０％より良好な、５％より良好な、２％より良好なまたは１％より良好な精度での規定または規定可能な目標値を、５秒間未満、好ましくは２秒間未満、更に好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．５秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満で達成し、そしてその後に安定化される；
及び／または
（ｉｉｉ）出力密度及び／または温度プロファイルを、自由に設計できる。

【0088】

すなわち、その結果、セラミック材料の光によって加熱された領域全体は、転位を有する必要はない。及び／またはそれはまた、局所的に生成された設定条件を満たさない転位を有する領域を有する。転位は任意選択事項に過ぎない。本発明は、とりわけ、転位を含まないセラミック製品にも関する。

【0089】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料が、少なくとも一種のセラミック層状複合体、少なくとも一種のセラミックコンポジット材料及び／または少なくとも一種のセラミック粉末を含み、及び／またはフィルム、エンドレステープ、好ましくは直方形または円形のプレス加工品の形で及び／またはソリッドボディとして提供されることも企図され得る。

【0090】

該セラミック原料は、プレス加工品としてまたはソリッドボディとして提供されることで、格別良好にかつ確実に取り扱うことができる。

【0091】

プレス加工品は、例えば、セラミックボディに圧縮された粉末状セラミック材料を含むかまたはそのようなセラミック材料であることができる。

【0092】

本発明の意味でのグリーンボディは、例えばプレスプロセスにより製造される、セラミック粉末からの焼結前の未加工品であることができる。本発明の意味でのグリーンボディは、スリップキャスト法などの流体ベースのプロセスを用いて製造される、焼結前の未加工品であることもできる。本発明の意味でのグリーンボディは、キャストフィルムを用いて製造される、焼結前の未加工品であることもできる。

【0093】

実施形態の一つでは、該セラミック原料はエンドレステープの形で提供され及び／または光源に対して動かされる。それによって、広い表面でも、迅速かつ経済的に、従って迅速かつ低廉に処理、特に焼結することができる。

【0094】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）セラミック原料の厚さは、０．００００５ｍｍと１５．０ｍｍとの間、特に０．００１ｍｍと１０．０ｍｍとの間、特に０．１ｍｍから５ｍｍまで、特に０．５ｍｍと４．０ｍｍとの間である；
（ｉｉ）セラミック原料は、材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／またはＴｉＯ_２を含みまたはからなり、及び／またはセラミック製品はセラミック膜を含むかまたはセラミック膜である；
及び／または
（ｉｉｉ）セラミック原料は、以下の材料のうちの一種以上を含む：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金を含む群からの一種または複数種の材料；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化四ホウ素。

【0095】

本発明の方法を用いて、焼結工程を、高温下に、非金属無機材料において行うことができる。これは、結晶構造が主として存在しない場合も可能である。それ故、例えば、セラミック繊維またはガラス繊維は、固形で高度に多孔性のブロックへと焼結することができる。一例は、緻密なカバー層を有する高多孔性の埋設ガラス繊維から構成される複合体であり、これは、宇宙船の大気中への再侵入のための熱保護タイルとして使用される。このような部材は、例えばスペースシャトルから知られており、また、例えばスペースＸのスターシップなど、新しい将来の宇宙船にも使用されるであろう。伝熱媒体として照明を使用することで、原料を特に迅速にかつ省エネルギー的に製造することができる。更に、カバー層及びボリュームボディは、異なる方法で加熱することができる。追加的に、製造温度は炉によって限定されず、それ故、より高く選択することができる。それにより、材料の選択を改善することができ、そうして、より高い使用温度が可能になる。

【0096】

好ましい厚さを有するセラミックは、通常の用途に重要である。好ましい厚さを有するセラミックは、単純でかつ非常に入手し易い照明器具を用いて焼結でき、高い転位密度を達成することができる。次に、使用される光によるセラミック材料の加熱は、特に良好にコントロールすることができる。その結果、この方法は、薄いセラミックの製造のために使用されることが好ましい。

【0097】

完成したセラミックの厚さが、セラミック原料の厚さとは異なり得ることは当業者には明らかである。例えば４０％の厚さの減少が焼結工程の間に起こる。

【0098】

一つの実施形態では、セラミック原料の厚さは、特に２０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下、特に１．０ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下、特に０．０２ｍｍ以下、特に０．０１ｍｍ以下、特に０．００５ｍｍ以下である。任意に、厚さは、０．０００２ｍｍ以上、特に０．００２ｍｍ以上、特に０．０１ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上、特に０．１ｍｍ以上、例えば０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、または１．０ｍｍ以上である。例えば、セラミックは、０．００１ｍｍと５ｍｍとの間、とりわけ０．０１ｍｍと２ｍｍとの間の厚さを有することができる。

【0099】

一つの実施形態では、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜を含むことができる。この膜、とりわけ薄膜は、特に上記の厚さを有することができる。

【0100】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料の少なくとも一つの表面、とりわけ側面、特に主側面が、光によって特に完全にまたは部分的に照明されることも企図できる。

【0101】

完全な照明によって、該セラミック材料は、一回の操作でも完全に加熱することができ、それによって、全体が処理され、とりわけ焼結され及び／または転位が供されることができる。

【0102】

主側面とは、特に、セラミック原料、例えばプレス加工品またはソリッドボディの面積が最も広い側面のことと理解されるべきである。

【0103】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）光を、並行に及び／または順次的に、特に入射する光に対してセラミック材料を相対的に特に連続的に移動させつつ、セラミック原料の複数の領域、とりわけ表面領域上に入射し、それによって、セラミック製品における複数の局所的な箇所に並行にまたは順次的に転位が生成される。
（ｉｉ）加熱された領域における照射によって、四角形であるかまたはユーザーによってそれらの形を自由に選択可能に設計できる、規定の幾何学的形状、とりわけ大きな表面積を有する幾何学的形状が形成される；
（ｉｉｉ）照射は、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満、好ましくは０．０１秒間未満、更に好ましくは１ミリ秒間未満、なお更に好ましくは０．１ミリ秒間未満の遅れをもって９０％超減少することができる、及び／または照射をオフにすることによって、１０Ｋ／秒間超、更に好ましくは５０Ｋ／秒間超、なお更に好ましくは２００Ｋ／秒間超の冷却速度が達成される；
及び／または
（ｉｖ）温度プロファイルを、局所的にまたは／及び経時的に様々にコントロールすることができる。

【0104】

入射を並行に行う場合は、例えば、複数の光源を使用することができる。それより、大きな表面積を素早く処理、とりわけ加熱することができ、及び／または速い加熱速度でさえ、大きな表面積にわたって及び／もしくはその下にあるボリューム領域にわたって達成することができる。

【0105】

代替的にまたは追加的に、セラミック材料に生じた温度プロファイルが、温度勾配及び／または転位密度パターンが得られるように局所的に変化するように、入射を行うことも企図され得る。そのためには、例えば、出力密度を局所的に変化させることができる。

【0106】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）光が、可視波長範囲または非可視波長範囲、特にＵＶ範囲または可視範囲の波長を有し、とりわけこのような波長のみを有し、
（ｉｉ）光が、少なくとも一つの光源、とりわけ少なくとも一つの発光ダイオード、少なくとも一つのＸｅ閃光ランプ、少なくとも一つのレーザー、少なくとも一つのＵＶランプ、少なくとも一つの中圧ＵＶ放射器及び／または少なくとも一つの金属蒸気ランプ、少なくとも一つハロゲンランプ、少なくとも一つの赤外線放射器を含む少なくとも一つの光源によって照射される、
（ｉｉｉ）光が、光学系によってセラミック原料に向けて指向され及び／または、特に加熱されている領域に、収束される、
及び／または
（ｉｖ）光が、表面で及び／または表面に隣接するボリューム領域内でセラミック原料を加熱する。

【0107】

光が複数の光源から入射される場合、各々の光源は、特に個々のタイプの光源であることができる。

【0108】

光が外部から入射されそしてセラミック原料の表面に当たることで、表面に隣接するボリューム領域も非常に確実に加熱される。

【0109】

この際、光を、とりわけ平坦なセラミックの場合には、上から、下から及び両側から入射することができる。代替的に、光は、一つの側からだけ入射することができる。この際、光が照射されない側は、オープンであるかまたは覆われていることができるか、または鏡が供されていることができる。水平または垂直な配向での実施、並びに任意の角度が可能である。

【0110】

光源は、特に、一つ以上の発光ダイオード、一つ以上のレーザー（とりわけ２００ｎｍから７００ｎｍまで、例えば３００ｎｍから６００ｎｍまで、または４００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲の波長を有するもの）、一つ以上のＸｅ閃光ランプ（とりわけ、準連続式マルチパルス作動での一つ以上のＸｅ閃光ランプ）、一つ以上のＵＶランプ、とりわけ一つ以上の中圧ＵＶ放射器、及び／または一つ以上の金属蒸気ランプ、あるいは一つ以上のハロゲンランプ、また赤外放射器を有する。

【0111】

本発明は、光源としてレーザーを用いて実現できる。例えば、ニュアンスを有するパターンを形成できるように、レーザーを、他の光源に対し追加的に及び／または同時に使用することもできる。

【0112】

しかしながら、レーザーの利点の一つは、これは光を強く集束できる点にあり、これにより、レーザー光源が典型的には最適化される。しかし、これは、同時に処理できる面積を小さくする。それ故、レーザー光線は、本発明において使用するためには、特に、先ず広幅化するのがよい。この際、特にダイオードレーザー、特に複数のダイオードからのダイオードレーザー、とりわけダイオードスタックが、均一な強度分布で使用される。

【0113】

こうして、本発明を用いることにより、広い表面領域を同時にかつほぼ均質に照射することができる。それによって、広い表面を迅速にかつ経済的に処理することができる。とりわけ、こうして、エンドレステープを迅速にかつ有利に処理することができる。

【0114】

上記課題は、第二の観点による本発明により、
装置、とりわけ（ｉ）（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造のための、（ｉｉ）本発明の第一の観点による方法を実施するための、及び／または（ｉｉｉ）本発明の第一の観点による方法を遂行するように設計されている装置であって、
－セラミック原料を保持するための少なくとの一つの保持部、及び
－前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料に対し光を入射するための少なくとも一つの光源、
を含み、
この際、特に、前記装置は、前記セラミック原料を少なくとも部分的に加熱しそしてそれによってセラミック製品が生成されるように、光を前記セラミック原料に対し入射するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む、
前記装置が提供されることによって解消される。

【0115】

前記絶縁材は、必要なプロセス時間での照明に対してでさえ十分に安定しているべきである。

【0116】

前記絶縁材の熱伝導率は、１４００℃で、例えば４００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）未満、高くとも５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも１０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも２Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも０．５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、または高くとも０．２５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることができる。絶縁材の熱伝導率は、例えば、少なくとも０．０１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、少なくとも０．０５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、少なくとも０．１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、または少なくとも０．２Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることができる。

【0117】

絶縁材の密度は、例えば、０．０５から０．２５ｇ／ｃｍ^３までの範囲、とりわけ０．１０から０．１５ｇ／ｃｍ^３までの範囲、例えば約０．１２ｇ／ｃｍ^３であることができる。

【0118】

絶縁材は、１４００℃の温度において、セラミック原料及び／またはセラミック製品からの好ましくは最大でも５０Ｗ／ｃｍ^３、最大でも１５Ｗ／ｃｍ^３、または最大でも５Ｗ／ｃｍ^３の熱流を可能にする。

【0119】

無重力状態での実施の場合は、土台、及びそれ故、絶縁材は必要ない。

【0120】

絶縁材としては、例えば、セラミックウールまたは膨張グラファイト（英語：「ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ」）を使用することができる。膨張グラファイトが特に好ましい、というのも、これは、セラミックウールほどにはセラミックと反応しないからである。

【0121】

有利な絶縁材の一つは、貴金属を含むかまたは貴金属からなることもできる。特に高融点貴金属が好ましい。絶縁材は、例えば、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、オスニウム、レニウム、タングステン、タンタル、モリブデン、ハフニウム及びこれらの二種以上の合金からなる群から選択される、材料を含むかまたはこのような材料からなる。イリジウム及び白金並びにこれらの合金が特に好ましい。就中特に好ましいものはイリジウムである。絶縁材は、とりわけ、ウール、ネット及び／またはフィルムの形で存在することができる。

【0122】

絶縁材は、好ましくは、一種以上の貴金属、膨張グラファイト、セラミックウール、とりわけ酸化アルミニウム、及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含む。

【0123】

絶縁材は、０．２５から５．０ｃｍまで、０．５から３．０ｃｍまで、０．７５から２．５ｃｍまで、または１．０から２．０ｃｍまでの範囲の厚さを有する。絶縁材の厚さは、例えば、少なくとも０．２５ｃｍ、少なくとも０．５ｃｍ、少なくとも０．７５ｃｍ、または少なくとも１．０ｃｍであることができる。絶縁材の厚さは、例えば、最大でも５．０ｃｍ、最大でも３．０ｃｍ、最大でも２．５ｃｍ、または最大でも２．０ｃｍであることができる。

【0124】

絶縁材は、ガス膜の形でも実現できる。とりわけ、絶縁はガス膜を含むことができるかまたはガス膜からなることができる。例えば、ガスは金属板中の穴を通して流れて、そうしてガス膜が形成され、その上に、セラミックが浮遊する。

【0125】

絶縁材は、特に均質な温度分布を保証し、これにも再び特に均質な材料特性が伴う。更に、絶縁材は、比較的低い出力密度での該方法の実施を可能にする、というのも、意図しないエネルギー損失を回避できるかまたは少なくとも劇的に減少できるからである。よりによって膨張グラファイトが特に好適であることは驚くべきことである。炉内での慣用の焼結のためには膨張グラファイトは適していない、というのも、これは完全に燃焼してしまうであろうからである。しかしながら、膨張グラファイトは、本発明の短い焼結時間及び比較的低い出力密度には優れて耐える。絶縁性土台としては、その上にセラミックが浮遊するガス膜も使用できる。土台を通して排出される熱量は、温度が変化する時は動的な量である。目的温度が何秒間も保持される場合には、４００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する１ｃｍ厚の銅土台は、約６０００Ｗ／ｃｍ^２を放出することができる。それに対して、０．４Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するセラミックウールは、６．４Ｗ／ｃｍ^２しか放出できなかった。絶縁材を通る熱流は、照射出力密度のほんの一部であり、他方で、金属製土台は、数倍の望ましくない熱流を可能にする。

【0126】

特に比較的長い露光の場合のエネルギー効率を更に改善するためには、焼結の間のセラミックから発せされる熱放射は、ミラーシステムを用いてセラミック上に反射させることができる。この目的のためには、例えば、放射状にまたは楕円状に形成された及び／もしくは金でコーティングされた鏡を使用することができる。

【0127】

本発明による装置を用いることで、高い転位密度を有するセラミックを製造することが可能である。それにより、とりわけ、本発明の第一の観点に従う方法を実施することによって、転位を含むセラミックを製造することが可能である。

【0128】

それ故、本発明の第一の観点に関しても先に記載したのと同じ利点及び同じ使用分野が、装置についても該当する。

【0129】

該装置は、一つの実施形態では、複数の光源を含むことができる。装置が複数の光源を含む場合、各々の光源は、特に個々のタイプの光源であることができる。

【0130】

例えば、複数の光源を用いて、（例えばプレス加工品の形で）提供され及び保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料の本発明の第一の観点に関連して記載された照明を実施することができる。代替的にまたは追加的に、該装置は光学系も含むことができる。それにより、材料の照射を調節することができる。該光学系は、レンズ、鏡及び／または類似品を含むことができる。

【0131】

該装置は、代替的にまたは追加的に、コントロール手段も含むことができ、これは、加熱の加熱速度、入射の期間、及び／または照明範囲を確定すること、及び光の入射を、とりわけ加熱速度、期間及び／または照明範囲に関して相応してコントロールすること、とりわけ調整及び／または制御することを可能にするものである。

【0132】

特に好ましい実施形態の一つでは、該方法は、特にフレキシブルな装置によって実現される。例えば靴箱に匹敵する小さなサイズ、及び当該装置の通常のソケット接続を用いた駆動可能性（ドイツでは２３０Ｖ、１６Ａ）は、例えばテーブル上での、歯科技工所での、工芸品工房での、または空気に敏感な材料のために実験室で使用されるグローブボックスでの、費用効果の高い使用を可能にする。

【0133】

使用される光から環境を保護するハウジング内において、発光ダイオードのスタックが中心構成部材として設置される。これらは、交換可能な絶縁材上に設置されたセラミック製品を照明する。これは簡単に取り出すことができ、この簡単な取り出しは引き出し可能な引き出しによって可能になる。

【0134】

発光ダイオードは、好ましくはＵＶ光、好ましくは３７５ｎｍまたは４５０ｎｍの波長を有するＵＶ光を発する。この際、発光ダイオードは、水冷されたヒートシンクに接続されており、ここで、発せられた光は、出力密度を改善するために、マイクロレンズ及びレンズで集束できる。それらは、好ましくはセラミックの上方に配置されており、そして代替的にまたは追加的に、他の角度で取り付けることができる。

【0135】

この際、温度は、適切な高温計で読み出され、ここで、好ましくは、高温計のデータと出力密度との間にはアクティブな制御ループが存在する。

【0136】

発光ダイオードの電力供給系、制御系及び冷却系は、同じハウジング内に収納されていることができるか、または代替的に別個のボックス内に設置することができ、この場合、ケーブル及びホースによる接続が存在する。

【0137】

電力供給系のピーク負荷は、適切なエネルギーバッファによって大きく減少させることができる。８０ｃｍ^２の表面上での５０Ｗ／ｃｍ^２の出力密度のためには、少なくとも４ｋＷの出力が必要である。これは、通常のソケットの最大出力を超える。エネルギーバッファは、例えば８ｋＷを３０秒間にわたって提供でき、次いで、明らかにより少ない出力で数分間で再び充電されることができる。この場合、例えば、通常のオートスターターバッテリーを使用することができ、これは、それが要充電状態になるまで、複数回の照明を可能にする。

【0138】

好ましくは、処理空間は、土台を他の装置により交換できるように設計されている。例えば、絶縁材を有する土台を、気密なチャンバ内で使用することができる。これは、上面で石英ガラス窓を通して光を入射させることができるが、例えばガス（例えば、空気、酸素、アルゴン、窒素またはフォーミングガス）を含む連続的なガス流を用いて、雰囲気を的確に制御できる。石英ガラス板はまた、装置を汚染から保護する。

【0139】

上記課題は、第三の観点に従う本発明により、（転位を含むかまたは含まない）セラミック製品、とりわけ、本発明の第一の観点に従う方法を用いて及び／または本発明の第二の観点に従う装置を用いて製造された及び／または製造可能なセラミック製品、とりわけ少なくとも部分的に焼結された微細構造を有するこのようなセラミック製品が提案されることによって、達成される。

【0140】

該セラミック製品は、とりわけ、焼結された微細構造を含むことができる。該セラミック製品は、例えば、部分的に焼結された微細構造または完全に焼結された微細構造を含むことができる。

【0141】

該セラミック製品は、例えば、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度で、少なくとも局所的な転位を含むことができる。

【0142】

このような高い転位密度を有するセラミック製品は、主として本発明による方法を用いて初めて製造することができる。局所的転位密度は、特に１０^９／ｃｍ^２以上、とりわけ１０^１０／ｃｍ^２以上である。

【0143】

本発明によるセラミック製品は、ナノ孔を含むことができる。これは、とりわけセラミック製品がＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ（英語：“Ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒｃｏｎｉａ”（イットリウム安定化ジルコニア））またはＬｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３を材料として含む場合に、該当する。

【0144】

好ましくは、該セラミック製品は、とりわけ試料厚さが２５０ｎｍである場合に、１００μｍ^２の表面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真で、少なくとも２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも４個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも８個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１０個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１５個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも２０個のナノ孔が存在するような多孔度を有する。ナノ孔の数は、例えば、１００μｍ^２の表面上で及びとりわけ２５０ｎｍの試料厚において、最大でも１５０個のナノ孔、最大でも１００個のナノ孔、最大でも７５個のナノ孔、最大でも５０個のナノ孔、最大でも４０個のナノ孔、または最大でも３０個のナノ孔であることができる。ナノ孔の数は、１００μｍ^２の表面上で及びとりわけ２５０ｎｍの試料厚において、好ましくは２個から１５０個までのナノ孔、４個から１５０個までのナノ孔、８個から１００個までのナノ孔、１０個から７５個までのナノ孔、１２個から５０個までのナノ孔、１５個から４０個のナノ孔までの、または２０個から３０個のナノ孔までの範囲である。

【0145】

ＴＥＭ写真では、二つのタイプのナノ孔を区別することができる。試料厚全体にわたって存在する孔がある。これらの孔は白く見える。他の孔は、試料厚全体にわたっては存在せず、それ故、暗白色（ｌｅｓｓ ｗｈｉｔｅ）乃至淡灰色に見える。ナノ孔の数の本発明による評価のためには、両タイプのナノ孔が計数に入れられる。

【0146】

観測されたナノ孔の数は、試料厚に依存する。とりわけ、可視のナノ孔の数は試料厚と共に多くなる。しかし、事実上ゼロの試料厚においても、孔数それ自体はゼロではない。最小限の薄い層も、依然として最小数の孔を示す。試料厚とは無関係に、ナノ孔の数は、１００μｍ^２の表面上で、好ましくは２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも４個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも８個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１０個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１５個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも２０個のナノ孔である。２５０ｎｍ試料厚あたりのナノ孔の数は、試料厚とは無関係に、１００μｍ^２の表面上で、例えば最大でも１５０個のナノ孔、最大では１００個のナノ孔、最大でも７５個のナノ孔、最大でも５０個のナノ孔、最大でも４０個のナノ孔、または最大でも３０個のナノ孔であることができる。

【0147】

試料厚全体にわたって存在する孔の観察される数は、試料厚が厚くなるほど減少する。この数がゼロでありかつ同時に、試料厚全体にわたって存在しない多くの孔が観察できる場合には、試料厚は、平均孔径よりも厚いと仮定することができる。これとは逆に、孔の約半分が試料厚全体にわたって存在する場合には、試料厚はおおよそ平均孔径に相当すると結論することができる。更に、厚さ全体にわたって存在しない観察される孔の数は、試料厚と共に連続的に増加する。これとは逆に、試料厚全体にわたって存在する孔が主として観察される場合またはこのような孔のみが観察される場合、試料厚は、平均孔径よりも明らかに薄いと結論することができる。本発明によれば、ナノ孔の数は、２５０ｎｍの試料厚をベースに記載される。試料厚の表示は、セラミック製品がその厚さを有することを意味するものではない。そうではなく、「試料厚」という記載は、試験した試料の厚さを指す。試料厚は、セラミック製品の厚さよりも明らかに薄くすることができる。試料は、とりわけ、集束イオンビームで薄片を切り出すか、または機械的研磨とその後のアルゴンイオンによる薄膜化によって、該セラミック製品から得ることができる。

【0148】

ナノ孔数の定量化のためには、ナノ孔の数は、それぞれサイズが少なくとも５０μｍ^２の５つの画像部分で決定される。１００μｍ^２あたりの試料のナノ孔数は、前記の５つの画像部分の対応する値の平均値として決定される。一つの画像部分における１００μｍ^２あたりのナノ孔数の決定のためには、この画像部分が、１００μｍ^２のサイズを有している必要はない。該画像部分は、１００μｍ^２超のサイズまたは１００μｍ^２未満のサイズも有することができる。１００μｍ^２あたりのナノ孔数は、容易に計算により外挿することができる。例えばサイズが５０μｍ^２の一つの画像部分において８個のナノ孔が認められる場合、この画像部分には１００μｍ^２あたりでは１６個のナノ孔があることになる。例えばサイズが２００μｍ^２の一つの画像部分において１２個のナノ孔が認められる場合、この画像部分には１００μｍ^２あたりでは６個のナノ孔があることになる。

【0149】

ナノ孔は、より大きな孔に平行に存在することができる。しかし、より大きな孔を有する多孔性は望ましくなく、好ましくは最小化される。これに対して、ナノ孔は驚くべき利点を供する。

【0150】

ナノ孔には、様々な利点、例えばとりわけＴｉＯ_２の場合に、電気伝導性の改善、及び／またはとりわけＹＳＺの場合に、イオン伝導性の改善と結びつく。イオンまたは電気伝導性は、同じ組成を有するが、但しナノ多孔性を持たないセラミックと比べて、例えば１０％以上高められ得る。

【0151】

強誘電体製品、例えばＢａＴｉＯ_３では、分極及び歪みに関しての古典的ヒステリシス曲線の変化を観察することができる。外部電場を印加することによって、強誘電体製品において電荷の中心が整列する。セラミック製品の自発分極及び歪みをもたらす同一配向の領域、いわゆるドメインが生じ、これは次いで技術的に利用可能である。自発分極は、ソーヤータワー（Ｓａｗｙｅｒ ａｎｄ Ｔｏｗｅｒ）測定回路を用いて測定され、歪みは、光学式変位センサーを用いて同時に測定される。

【0152】

電場を更に高めると、飽和分極に達する。これは、電界強度を弱めると、電界強度がゼロの時に残留分極にまで低下し、そして逆向きの電場を印加すると反転可能であり、その結果、強誘電体製品の特性を本質的に決定するヒステリシスループが生じる。本発明によるセラミック製品は、好ましくは、同じ粉末の従来技術に従い焼結された試料と比べてより高い飽和分極を示す。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、好ましくは少なくとも１０％、更に好ましくは少なくとも２０％、更に好ましくは少なくとも３０％、更に好ましくは少なくとも４０％上回る。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば最大で１００％、最大で８０％、最大で７０％または最大で６０％上回る。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば１０％から１００％、２０％から８０％、３０％から７０％、または４０％から６０％上回ることができる。

【0153】

セラミックＢａＴｉＯ_３についての「従来技術に従う焼結」とは、本発明では、１分間あたりで１０ケルビンの加熱及び冷却速度を用いた、１２２０℃で５時間の酸素中での焼結のことと理解される。「従来技術に従う焼結」とは、本発明では、より一般的には、１分間あたりで１から２００ケルビンまでの範囲の加熱及び冷却速度を用いた、慣用の炉中での９０％超の密度までの焼結のことと理解される。比較は、好ましくは、比較用セラミックの粒度が２倍超異ならない場合に好適である。

【0154】

本発明によるセラミック製品は、とりわけ、１２μＣ／ｃｍ^２超の飽和分極を有する。更に好ましくは、本発明によるセラミック製品の飽和分極は、少なくとも１４μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１５μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１６μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１７μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１７．５μＣ／ｃｍ^２である。飽和分極は、例えば最大でも５０μＣ／ｃｍ^２、最大でも４０μＣ／ｃｍ^２、最大でも３０μＣ／ｃｍ^２、最大でも２５μＣ／ｃｍ^２、最大でも２０μＣ／ｃｍ^２、または最大でも１８．５μＣ／ｃｍ^２であることができる。飽和分極は、好ましくは＞１２から５０μＣ／ｃｍ^２まで、１４から４０μＣ／ｃｍ^２まで、１５から３０μＣ／ｃｍ^２まで、１６から２５μＣ／ｃｍ^２まで、１７から２０μＣ／ｃｍ^２まで、または１７．５から１８．５μＣ／ｃｍ^２までの範囲である。飽和分極に関してこの段落に記載した値は、とりわけ、セラミック製品がＢａＴｉＯ_３を含むかまたはからなる場合に該当する。

【0155】

歪みを比較すると、本発明によるセラミック製品が、比較用試料と比べてかなりより狭いヒステリシス曲線を示す点が目立つ。これは、本質的により小さな保磁力（歪みが最小）のために、参照試料よりも切り替えがより簡単であり、それ故、例えばアクチュエータの用途により関心が持たれる。

【0156】

本発明によるセラミック製品の保磁力は、好ましくは、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の最大でも５０％、更に好ましくは最大で４０％、更に好ましくは最大で３０％、更に好ましくは最大で２５％である。本発明によるセラミック製品の保磁力は、例えば、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の少なくとも２％、少なくとも５％、少なくとも１０％または少なくとも１５％であることができる。本発明によるセラミック製品の保磁力は、例えば、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の２％から５０％まで、５％から４０％まで、１０％から３０％まで、または１５％から２５％までであることができる。

【0157】

保磁力は、本発明によるセラミック製品では、好ましくは０．００５から＜０．１９ｋＶ／ｍｍまで、０．０１から０．１５ｋＶ／ｍｍまで、０．０２から０．１０ｋＶ／ｍｍまで、または０．０３から０．０５ｋＶ／ｍｍまでの範囲である。保磁力は、好ましくは０．１９ｋＶ／ｍｍ未満、更に好ましくは最大でも０．１５ｋＶ／ｍｍ、更に好ましくは最大でも０．１０ｋＶ／ｍｍ、更に好ましくは最大でも０．０５ｋＶ／ｍｍである。保磁力は、例えば、少なくとも０．００５ｋＶ／ｍｍ、少なくとも０．０１ｋＶ／ｍｍ、少なくとも０．０２ｋＶ／ｍｍ、または少なくとも０．０３ｋＶ／ｍｍであることができる。保磁力に関してこの段落に記載した値は、とりわけ、セラミック製品がＢａＴｉＯ_３を含むかまたはからなる場合に該当する。

【0158】

本方法によって、生じるドメイン構造に対して顕著な影響を持つ欠陥を導入することができる。これは、図１７及び１８のドメイン構造の変化から明らかである。ドメイン壁密度は、例えば８００℃でのエージングステップの前は低い一方で、その後は目に見えて高くなる。変化は、強誘電体製品の特性に多くの影響を及ぼす。８００℃でのエージング及びそれに伴うドメイン構造の微細化によって、セラミック製品の歪みを増大させることができる。これは、エージングされた試料を、図１９の元の試料と比較することによって明らかである。そこに示される歪みの推移は、例９に記載のように測定した。唯一の例外は周波数であり、ここでは２０Ｈｚである。

【0159】

本発明によるセラミック製品の歪みは、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の歪みを、好ましくは少なくとも１５％、更に好ましくは少なくとも２５％、更に好ましくは少なくとも５０％、更に好ましくは少なくとも７０％上回る。本発明によるセラミック製品の歪みは、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の歪みを、例えば最大で１５０％、最大で１２５％、最大で１００％または最大で９０％上回ることができる。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば１５％から１５０％、２５％から１２５％、５０％から１００％、または７０％から９０％上回ることができる。

【0160】

セラミック製品の歪みは、好ましくは＞０．０７％から０．２０％まで、０．０７５％から０．１７５％まで、０．１０％から０．１５％まで、０．１１％から０．１４％まで、または０．１２％から０．１３％までの範囲である。セラミック製品の歪みは、好ましくは０．０７％超、更に好ましくは少なくとも０．０７５％、更に好ましくは少なくとも０．１０％、更に好ましくは少なくとも０．１１％、更に好ましくは少なくとも０．１２％である。セラミック製品の歪みは、例えば最大でも０．２０％、最大でも０．１７５％、最大でも０．１５％、最大でも０．１４％、または最大でも０．１３％であることができる。

【0161】

とりわけＢａＴｉＯ_３では、二つのタイプのドメイン、すなわち９０°ドメイン及び１８０°ドメインが生じ得る。本発明によるセラミック製品は、好ましくは高いドメイン壁密度を有する。それによって、多くの強誘電体及び誘電体特性を調整できる。高いドメイン壁密度は、例えば、歪みの増加に寄与し得る。

【0162】

それ故、本発明の第一の観点に関しても先に記載したのと同じ利点及び同じ使用分野が、該セラミック製品についても該当する。

【0163】

例えば、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜の形で存在することができる。機能性セラミックは、例えば燃料電池、電解セル、センサー、固体バッテリー、ガス分離膜、アクチュエータまたはキャパシタ中で薄膜として使用される。とりわけ、これらの薄膜は、多層として積層されていることができ、また金属電極などのレイヤーも含むことができる。

【0164】

本発明による製品は、特に、燃料電池、電解セル、センサー及び／または固体バッテリー中で使用することができる。

【0165】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）セラミック製品の厚さは、０．００００５ｍｍと２０ｍｍとの間であり、この際、セラミック製品はセラミック膜を含むかもしくはセラミック膜であり、及び／またはセラミック製品は材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／またはＴｉＯ_２を含むかまたはからなる；
及び／または
（ｉｉ）セラミック製品は、以下の材料のうちの一種以上を含む：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素。

【0166】

セラミック材料は、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ、Ｌｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含むかまたはからなることができる。

【0167】

好ましい厚さを有するセラミックは、通常の用途に重要である。

【0168】

一つの実施形態では、セラミック原料の厚さは、特に２０ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下、特に０．０５ｍｍ以下である。任意に、厚さは、０．００１ｍｍ以上、特に０．００５ｍｍ以上、特に０．０１ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上、特に０．１ｍｍ以上である。例えば、セラミックは、０．００１ｍｍと２０ｍｍとの間、とりわけ０．００５ｍｍと１５ｍｍとの間、０．１から１０．０ｍｍまで、０．２から８．０ｍｍまで、０．５から６．０ｍｍまで、または１．０から５．０ｍｍまで、例えば２．０から４．０ｍｍまでの厚さを有することができる。

【0169】

一つの実施形態では、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜を含むことができる。この膜、とりわけ薄膜は、特に上記の厚さを有することができる。

【0170】

セラミック製品は、とりわけ、粒度勾配、テクスチャ、高い耐熱性、格別均質な材料特性、及び／またはナノ多孔性を有することができる。

【0171】

粒度は、例えば、一つの方向で、５０μｍ未満では３倍超、好ましくは２０μｍ未満で５超、好ましくは１０μｍ未満では１５倍超、変化でき、そして同時に、直交方向では、二倍未満変化することができる。好ましくは、粒度は、とりわけ図４に示されるように、グラジエント状に、またはとりわけ図７に示されるように、段階的に変化することができる。好ましくは、粒度の差は１００倍を超えない。

【0172】

多孔度は、例えば、５μｍ未満が５％未満、とりわけ開口多孔度がないものから、１５％強、とりわけ開口した浸透性多孔度まで移り変わることができる。

【0173】

テクスチャは、粒子の１５％超が、主軸から１５°未満の偏差で、好ましくは粒子の２０％超が主軸から１０°未満の偏差で整列されると有意であり得る。

【0174】

本発明のセラミック製品は、層状複合体、とりわけ複数のレイヤーを有する層状複合体であることもできる。

【0175】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むまたはからなる層状複合体にも関する。

【0176】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むかまたはからなるキャパシタにも関する。

【0177】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むかまたはからなる固体バッテリーにも関する。

【0178】

本発明は、キャパシタもしくは固体バッテリーとしてまたはキャパシタもしくは固体バッテリー中での、本発明のセラミック製品の使用にも関する。

【0179】

試験
本発明の方法は、任意に、非常に高い密度の転位を可能にする。類別のために、各々記載の結果を有する以下の試験が本発明者らによって行われた：（１．）セラミックカップの単純な焼結は、１０^５／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（２．）機械的変形は、１０^８／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（３．）閃光焼結は、１０^１０／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（４．）提案される該方法は、任意に、１０^１０／ｃｍ^２以上のオーダーの転位密度さえも達成することができる。転位密度は、温度プロファイルの最適化によって改善することができる。

【0180】

本発明の更なる特徴及び利点は、本発明の好ましい実施形態が概略的な図面に基づいて説明されている以下の記載から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0181】

【図1】側面から見た場合の、本発明の第二の観点による装置。

【図2】図１の装置に使用されるセラミック材料。

【図3】透視図で示した本発明の第二の観点による更に別の装置。

【図4】粒度勾配を有するセラミック製品の光学顕微鏡写真。

【図5】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図6】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図7】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図8】テクスチャの定量化の図示。

【図9】二つのセラミック原料から製造されたセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図10】本発明の方法を用いて製造された多層型キャパシタの電子顕微鏡写真。

【図11】本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線。

【図12】本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線。

【図13】透視図で示した本発明の第二の観点による更に別の装置。

【図14】ナノ孔を有するセラミック製品の透過型電子顕微鏡画像。

【図15】セラミック製品４３及び参照試料４５の電場依存性分極曲線。

【図16】セラミック製品４７及び参照試料４９の電場依存性歪み曲線。

【図17】エージング前の、ピエゾモードでのセラミック製品の原子間力顕微鏡画像。

【図18】エージング後の、ピエゾモードでのセラミック製品の原子間力顕微鏡画像。

【図19】エージングの前（５１）及び後（５５）のセラミック製品の並びに参照試料５３の電場依存性歪み曲線。

【図20】本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの透過型電子顕微鏡写真。

【実施例】

【0182】

例１：圧縮されたＳｒＴｉＯ_３粉末からなるグリーンボディ
９９．９９％純度のＳｒＴｉＯ_３でできた円板形グリーンボディを、１ｍｍの厚さ及び６．４ｍｍの直径で、７００ＭＰａの圧力下に圧縮する。粉末の初期粒度は約４００ｎｍである。次いで、このグリーンボディを、一つの側から、好ましくは上から照射する。下側では、前記グリーンボディは、非常に多孔性の酸化アルミニウムウールの薄い（例えば１ｃｍ～２ｃｍ厚）の層上にまたはその代わりに、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた１ｃｍもしくは２ｃｍ厚の層上にある。

【0183】

前記の照射により、前記グリーンボディは、１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの加熱速度で、１８７５℃の焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱し、そしてその温度で２５秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後に、好ましくは６秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から１０００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ハロゲンランプ、ＵＶ中圧ランプまたは赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは１７０Ｗ／ｃｍ^２である。

【0184】

転位密度は、好ましくは、暗視野透過型電子顕微鏡または電子チャネリングコントラストイメージング（ＥＣＣＩ）を用いて検査することができる。

【0185】

例２：
材料としてのＢａＴｉＯ_３でできたフィルムを、フィルムキャスティングによって製造する。この際、平均粒度は、２５０ｎｍ以下である。先ず、バインダーを焼尽する。焼結温度より明らかに低い温度を要し及び、多くの場合に、分間（ｍ）から時間（ｈ）までの範囲の期間を要する温度プロファイルは、対応するバインダーについて従来技術から既知である。このステップは、慣用の炉の代わりに、任意に、照射を用いて実施することもでき、この際、出力密度は、低く、例えば８０％低く選択される。バインダーが焼尽されると直ぐに、フィルムは、照明により焼結温度に加熱される。

【0186】

照明の間、前記フィルムは、例えば、反射性表面の上で、薄いガス膜上に浮遊することができるか、またはその代わりに、１ｃｍ厚の膨張グラファイト層上に存在でき、そして上から照明することができる。代替的に、フィルムを垂直に吊り下げ、それを二つの側から照射することができ、この際、出力密度は両側から印加する。この際、横方向の測定は、光源のサイズによってのみ制限される。とりわけ、フィルムを光源に対して、または光源をフィルムに対して移動させることができる。それによって、温度プロファイルまたは出力密度は、追加的に、移動プロファイルによって調節することができる。好ましくは、フィルム及び光源の相対的移動は、連続テープの処理を可能にする。

【0187】

フィルムは、４００Ｋ／秒の照射によって、１１５０℃から１５５０℃までの焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱され、そしてこの温度に３０秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後は、好ましくは６秒間未満、例えば２秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から９００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ＵＶ中圧ランプ、ハロゲンランプ、または赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは約９２Ｗ／ｃｍ^２である。

【0188】

例３：
土台に対する横方向に異なる熱接触によって、粒度勾配を生成した。この際、照射は均一であった。代替的に、土台に対する熱接触も均一であり得、そして放射線は変化し得るか、または熱接触も、照射も変化し得る。

【0189】

９９．９９％純度のＴｉＯ_２でできた約１５０μｍの厚さを有するグリーンボディを圧縮した。これを、銅土台上に配置し、この際、接触は、一つまたは複数の小さな点でのみ存在した。それによって、これらの領域が冷却され、この際、浮遊している領域では、明らかにより少ない熱放出が起こった。これらの領域では、粒度は、より低温の領域に向かう勾配を伴ってかなりより大きい。照明は、４５０ｎｍの波長のダイオードレーザースタックを用いて、２００Ｗ／ｃｍ^２で１０秒間、行った。

【0190】

図４は、粒度勾配を持つ相応して生成されたセラミック製品を示す。

【0191】

例４：
セラミックの表面上及び内部の異なる温度プロファイルによって、粒度勾配及びテクスチャを生成した。９９．９９％純度のＴｉＯ_２でできた約１５０μｍの厚さを有するグリーンボディを圧縮した。この異なる温度プロファイルは、２０ミリ秒間の期間の４３５０Ｗ／ｃｍ^２の範囲の第一の出力密度、及びその後の、１０秒間の期間の１００Ｗ／ｃｍ^２の範囲の第二の出力密度を有する経時的出力密度プロファイルによって生成された。第一の照明ステップでは、温度は、ボリュームではなく表面だけに達するために、絶縁は必要なかった。第二の照明ステップでは、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた約２ｃｍ厚の層を絶縁性土台として使用した。

【0192】

この例では、図５、６及び７に示すように、約２０μｍの厚さ及び約１５μｍの粒度を有する表面上のほぼ完全に緻密な層、並びにその下にある、明らかなにより小さな粒子及び非常に大きな多孔度を有するより厚手の層が生じる。この際、第一の処理ステップ後の破断面を示す図７では、粒子の大部分が、層の全厚にわたって延在することがわかる。更に、この層中の粒子は、テクスチャと称される主配向を有する。このテクスチャは、電子線後方散乱回折法（英語：「ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」）によって５０００個以上の粒子について決定した。これは、図８において示されそして定量化されている。代替的に、定量化は、特定の配向範囲の確率によって表すことができ、ここでは、これには、１００軸からの１５°未満の偏差を有する配向について１６％の確率が決定された。

【0193】

更に、第二の照明ステップによって、前記の緻密な層の下に、多孔性の層が、残りの全厚にわたって生じた。これは、好ましくは、ガス透過性である開口の多孔度を特色とし、この層は機械的完全性を有する。

【0194】

格別な特徴の一つは、緻密な層と多孔性層とのこの組み合わせが、事前は完全に均質なグリーンボディから製造できる点である。更に、短くかつ強力な照明ステップ（ここでは第一のステップ）を、より長期間でかつより強度の低い照明ステップの間に行うことができ、それによって、全体的な処理は、一度に、例えば１０秒間以下で行うことができる。

【0195】

例５：
本発明の方法を用いて、二つの層で一緒に粉末として圧縮された二つのセラミック原料、すなわちＴｉＯ_２及びＢａＴｉＯ_３を、一緒に焼結してセラミック製品とした。鮮明な境界面が得られた。図９は、相応して生成されたセラミック製品を示す。

【0196】

例６：
本発明の方法を用いて多層型キャパシタを製造した（図１０参照）。この多層型キャパシタは、セラミックＢａＴｉＯ_３と白金電極の薄いレイヤーとからなる。ＢａＴｉＯ_３からなるレイヤーは、フィルムキャスティングによって製造し、ここで、白金電極はスクリーン印刷（英語：「ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ」）によって製造した。フィルムキャスティングに必要なバインダー材料は、慣用の炉中で中程度の温度で焼尽した。次いで、前記未加工部材を、膨張グラファイトからなる約２ｃｍ厚の絶縁材上に載せ、そして上から照明した。出力密度は、５秒間は４７Ｗ／ｃｍ^２であり、その後、２０秒間は７５Ｗ／ｃｍ^２であり、その後、更に１０秒間は４７Ｗ／ｃｍ^２であった。

【0197】

図１０は、部材厚に沿う研磨された横断面を示す。

【0198】

例７：
例７は、本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の様々な温度－時間推移である。

【0199】

図１１には、入射光の吸収の温度依存性を示す。高温度では、より長い波長がより強く吸収される。温度の経時的推移は、先ず約８００℃の温度において温度プラトーが形成し始め、また温度上昇の顕著な遅延が伴うことを示す。８００℃を超える転移点に達すると直ぐに、ほぼ１６００℃までの大幅な温度上昇が起こった。転移点未満の温度では、材料による光の吸収は比較的少ない。８００℃を超えると、入射光が明らかにより強く吸収される。この例は、リチウムイオン伝導性Ｌｉ_６．４Ｌａ_３Ｚｒ_１．４Ｔａ_０．６Ｏ_１２セラミックでできた１ｍｍ厚の圧縮された粉末について行った。

【0200】

これに対して、図１２は、入射光の吸収の顕著な温度依存性のない試料の温度－時間推移を示す。この温度曲線は、例１の実験で記録した。

【0201】

例８：
９９．９９％純度のＴｉＯ_２粉末でできた円板形グリーンボディを、１ｍｍの厚さ及び６．４ｍｍの直径で、７００ＭＰａの圧力下に圧縮する。粉末の初期粒度は約３００ｎｍである。次いで、このグリーンボディを、一つの側から、好ましくは上から照明する。下側では、前記グリーンボディは、非常に多孔性の酸化アルミニウムウールの薄い（例えば１ｃｍ～２ｃｍ厚）の層上にまたはその代わりに、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた１ｃｍもしくは２ｃｍ厚の層上にある。

【0202】

前記の照明により、前記グリーンボディは、１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの加熱速度で、１６００℃の焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱し、そしてその温度で１０から３０秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後に、好ましくは６秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から１０００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ハロゲンランプ、ＵＶ中圧ランプまたは赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは１１５から１３５Ｗ／ｃｍ^２である。

【0203】

ナノ多孔度は、好ましくは、透過型電子顕微鏡を用いて、または走査型電子顕微鏡における研磨された表面の顕微鏡画像において検査することができる。図１４は、透過型顕微鏡画像を示し、それにはナノ孔を見ることができ、そして個々が標示されている。この際、符号３９は、観察された試料厚全体にわたって存在する孔を標示している。観察される孔の総数は、このタイプの孔の数より少なくなることはできない。この際、符号４１は、観察された試料厚の一部にわたってのみ存在する孔を標示する。

【0204】

例９：
図１５及び１６からの強誘電体特性。

【0205】

ＢａＴｉＯ_３粉末を、化学理論量的に秤量したＴｉＯ_２（９９．９％）及びＢａＣＯ_３（９９．９５％）から慣用の固相合成を用いて８８５℃で４時間か焼した。これらの原材料は、事前にアトライターミル及びその後に遊星ボールミルで粉砕した。これらの試料を例８に記載のように圧縮し、次いで、参照試料を、酸素中、１２２０℃で５時間、１分間あたりで１０ケルビンの加熱及び冷却速度で焼結した。他の試料を、記載の方法に従い、８００Ｗ／ｃｍ^２未満の出力密度を有するキセノン閃光ランプを用いて１５秒間照射した。

【0206】

分極及び歪みのヒステリシス曲線を、分極についてはソーヤータワーの測定回路を用いて、及び歪みについては光学変位センサーを用いて並行して測定した。更に、測定は、１．５ｋＶ／ｍｍまたは－１．５ｋＶ／ｍｍの電界強度までバイポーラで行った。図１５及び１６は、１００Ｈｚの周波数を用いて測定した。符号４３及び４７で標示した実線は、キセノン閃光ランプで焼結した試料の測定された分極及び歪みを表し、符号４５及び４９は参照試料の分極及び歪みを表す。

【0207】

例１０：
図１７～１９からのドメイン構造の影響。

【0208】

例１０では、それぞれ一つの参照試料を従来技術により及び試料をキセノン閃光ランプを用いて焼結した。本発明によるセラミックは、８００℃でのエージングステップで後処理し、ここで、加熱及び冷却速度は５Ｋ／分であった。他の全ての合成パラメータは、例８及び９に見ることができる。次いで、粒度が１５μｍ、６μｍ、３μｍ、１μｍ及び０．２５μｍの粒度のダイヤモンドペーストを用いて試料を研磨し、次いで、数時間、振動研磨した。

【0209】

ＢａＴｉＯ_３では、二つのタイプのドメイン、すなわち９０°ドメイン及び１８０°ドメインが生じる。両方とも図１７に見ることができる。しかし、元の試料のドメイン壁の間隔は、８００℃でエージングしたものと比べて明らかに短い点が注目される。より大きなドメイン壁密度ほど、多くの強誘電体及び誘電体特性を変化させることを仮定することができる。例えば、高められたドメイン壁密度は、図１９における歪みの上昇に寄与し得ることを仮定することができる。

【0210】

代替的に、ドメイン構造は、図２０に示されるように透過型電子顕微鏡を用いても可視化することができる。
［図面の詳細な説明］
図１は、本発明の第二の観点による装置１を示す。

【0211】

装置１は、保持部３を有し、これは、粉末状セラミック原料５を保持する。ここでは、保持部３は土台であり、その上にセラミック材料５が置かれる。このセラミック材料５は直方形のまたはフィルム状のグリーンボディである。

【0212】

更に装置１は光源７を有する。光源７はハロゲンランプであり、これは、赤外波長範囲の光を発する。

【0213】

このためには、装置１は、本発明の第一の観点による方法を実施するように設計されている。

【0214】

このためには、光源７の光９は、セラミック材料５の表面領域１１ａに入射される。表面領域１１ａの材料及びその下にあるボリューム領域は、それにより加熱及び焼結される。この際、加熱は素早く行われ、すなわち、焼結後に得られるセラミック製品中に、任意に局所的に、高い密度の転位をそこで生成できるような高加熱速度で行われる。すなわち、これらの任意に局所的に生成される転位は、加熱領域中に存在する。

【0215】

次いで、光源７の光９がセラミック材料５の表面領域１１ｂ上に入射し、そしてまったくそれに対応してそこでもセラミック材料５が焼結され、そして任意に高い転位密度が生じるように、光の入射を変化させる。光の入射のこの変化は、例えば、図１には示されていないコントール及び制御ユニットを用いて行われ、これは、一つ以上のセンサー、例えば温度センサー及び光学センサーを有することができる。

【0216】

次いで、セラミック材料５を、その時に製造されたセラミック製品の形で取り出すことができる。

【0217】

図２は、（図２には示されていない）保持部３によって保持されたセラミック材料５の上面図を示す。そこには両表面領域１１ａ及び１１ｂが記載されており、それらは、識別し易くするために、プレス加工品５の縁から隔てて示されている。すなわち、このセラミック材料５は、最初は表面領域１１ａで、次いで領域１１ｂにおいて、光の入射によって順次的に加熱される（より正確に言えば、当然ながら、なかでも、下にある材料のボリューム領域）。

【0218】

この場合、この際は光の入射は、いわば表面領域１１ａから表面領域１１ｂへと移行するが、他の実現も可能である。

【0219】

例えば、表面領域１１ａ及び１１ｂ上には光を同時に入射することができる。これは、第二の光源を使用することによって、または光源７の光を広幅化することによってである。

【0220】

例えば、グリーンボディ５は、光円錐９に対して相対的に連続的に移動させることもできる。その時、相対的に見ると、グリーンボディ５を光円錐９に向けて移動させることができ、それ故、一定時間後に、表面領域１１ａ内で照明されていることができる。相対的な移動を止めている間、グリーンボディ５は一定時間後に表面領域１１ｂ内で照明されていることができ、次いで、グリーンボディ５を、相対的に見て、光円錐９の外に再び移動させることができる。

【0221】

図３は、本発明の第二の観点による装置の一つの実施形態を示し、そこでは、フィルム形態のセラミック材料５は、照明に対して相対的に移動させられる。とりわけ、エンドレステープの形のセラミック材料５を使用でき、この場合、セラミック材料５は層複合体であることもできる。

【0222】

一方のまたは両方の側に、同じまたは（図３において企図形されるように）異なるタイプの光源１３が設置されていることができる。光は、各々の光源１３に適切な光学系１５によって、セラミック材料５の方に向けられる。この際、図３には、ビーム経路１７及び照明域１９は概略的に描かれている。

【0223】

この際、温度プロファイルは、各々の照明域１９の形成、強度の経時的変化によって、及びビーム経路１７のまたは光源１３の相対的移動、及びセラミック材料によって、個別にコントロールされる。更に、温度プロファイルは、重なり合うようにも使用することができる複数の照明域の使用によって、最適化することができる。

【0224】

図４は、粒度勾配を持つセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。左側には、１００μｍの範囲の直径を有する大きな粒度が認められる。右側には、明らかにより小さな粒度が認められる。スケールバーは約２５０μｍである。

【0225】

図５及び６は、段階的な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。緻密な表面層の下には、多孔性のボリュームが存在する。スケールバーは図５では１００μｍであり、図６では５０μｍである。

【0226】

図７は、図５及び６のセラミック製品への前駆体である、表面だけが処理されたセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。破断面が示されている。ここでは、緻密な層の粒子は、層厚全体にわたって存在することは明らかである。

【0227】

図８は、同様に図５及び６に示されている二酸化チタンのテクスチャの定量化を示す。粒子の結晶構造が一定の方向に配向される確率が示されている。円の中央にあるのは、１００方向である。円の縁では、配向は１００方向から９０°異なっており、ここで、二つの直交方向Ａ１及びＡ２が記載されている。黒色の線は、或る配向確率が存在する各々の領域を区切っている。これらの線は、それぞれ、統計的確率（英語：「ｔｉｍｅｓ ｒａｎｄｏｍ」）の倍数の数値を表す。外側から内側への方向に、これらの線の値は、０．７１：１：１．４１：２：２．８３及び４である。

【0228】

図９は、二つのセラミック原料から製造されたセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。鮮明な境界を認めることができる。スケールバーは５μｍである。

【0229】

図１０は、本発明の方法を用いて製造された多層型キャパシタの電子顕微鏡写真を示す。セラミック部分間には、金属製の導電性構造を認めることができる。スケールバーは２００μｍである。

【0230】

図１１及び１２は、本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線を示す。５００℃から３０００℃までの温度範囲用の高温計から構成される、温度測定のために使用したデバイスでは、５００℃未満の温度は検出できなかった。それ故、この曲線において、≦５００℃の温度では、常に５００℃の値が示されている。

【0231】

前記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面に開示される特徴は、個々にだけでなく、任意の組み合わせでも、本発明にとってそれの様々な実施形態において本質的である得る。

【0232】

図１３は、本発明の第二の観点による装置を示す。

【0233】

この装置は、電力供給系、エネルギーバッファ、制御技術及び水冷系を含み、これらはハウジング２１内に収納されることができる。これは、ケーブル及びホースを用いて、別の遮光ハウジング２５に接続することができ、その中には、発光ダイオード及びセラミック材料が存在する。

【0234】

発光ダイオード２７はできるだけ密に配置され、そして電力供給系の他に、水冷されたヒートシンクと接続されている。発光ダイオード２７の配置は、セラミック材料２９の簡単な交換のために装置の上方に設置されている。これは、交換可能な絶縁材３１から構成され、その上には、セラミック材料３３を載せることができる。

【0235】

ハウジング２５は、例えば通風機による冷却系３５を有することができる。更に、この装置は高温計３７を有することができ、これは、セラミックの表面の温度を読み取ることができる。

【0236】

図１４は、例８に記載のナノ孔を有する本発明に従い製造されたＴｉＯ_２の適切な透過型電子顕微鏡写真を示す。ナノ孔３９及び４１は、図１４に例示的に標示されている。ナノ孔３９は、観察された試料厚全体にわたって存在することができる。代替的に、ナノ孔４１も、試料厚の一部のみを占めることができる。スケールバーは２μｍである。

【0237】

図１５は、本発明によるセラミック製品４３についての電場に依存する分極のヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料４５も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0238】

図１６は、本発明によるセラミック製品４３についての電場に依存する歪みのヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料４５も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0239】

図１７は、エージングステップを用いずに製造された本発明によるセラミックのピエゾモードでの原子間力顕微鏡画像を示す。四角形の画像の一辺の長さは１０μｍである。コントラストは、伝導性原子間力顕微鏡チップのたわみによって作り出される。交流電圧を印可することによって、逆圧電効果を利用してドメイン構造を描写する。

【0240】

図１８は、エージングステップの後の本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの、ピエゾモードにおける原子間力顕微鏡写真を示す。

【0241】

図１９は、図１６と同様に、エージングステップを経ていない（５１）並びにエージングステップを経た（５５）、本発明によるセラミック製品についての電場に依存する歪みのヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料５３も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0242】

図２０は、例９に記載した本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの透過型電子顕微鏡写真を示す。ナノ多孔性及びドメインの両方が確認される。

【符号の説明】

【0243】

１ 装置
３ 保持部
５ セラミック材料
７ 光源
９ 光
１１ａ、１１ｂ 表面領域
１３ 光源
１５ 光学系
１７ ビーム経路
１９ 照明域
２１ 電力供給系、エネルギーバッファ、制御技術及び水冷のためのハウジング
２３ ケーブル及びホースの接続
２５ 遮光性ハウジング
２７ 水冷式ヒートシンクを備えた発光ダイオードの配置
２９ セラミック材料及び絶縁材の簡単な交換のための装置
３１ 交換可能な絶縁材
３３ セラミック材料
３５ 冷却
３７ 高温計
３９，４１ ナノ孔
４３ 光焼結された試料の分極
４５ 参照試料の分極
４７ 光焼結された試料の歪み
４９ 参照試料の歪み
５１ エージング前の歪み
５３ 参照例の歪み
５５ エージング後の歪み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックを製造するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックは、通常は、セラミック粉末から、これを次いで焼結して結合させることによって製造されることは既知である。焼結では、粉末の成分が結合されて完成したセラミックとなるように温度が高められる。この目的のためには、この粉末は、典型的には、セラミックが得られるように焼結炉中で加熱される。このことは、いわゆる機能性セラミックでも同様である。これは、特別な技術的特性を有する、特別な部類のセラミック材料に分類される。

【0003】

対応する例は、ＵＳ２０１４／２９５１０２Ａ１（特許文献１）、ＤＥ１０２６０３２０Ａ１（特許文献２）、ＣＮ１０８７５１９９１Ａ（特許文献３）、ＷＯ２０２０／１９６６０５Ａ１（特許文献４）、ＣＮ１０９４３７９１２Ａ（特許文献５）及びＵＳ２０１３／１４０５０２Ａ１（特許文献６）から知られている。

【0004】

高温下に焼結してセラミック粉末を圧縮することによりセラミックを製造するためには、特に、耐熱性の炉と、多量のエネルギー消費量及び長いプロセス時間とが必要である。炉は、特に、耐熱性の材料から構築され、そして多量のエネルギー消費量を用いて加熱される。この際、炉の内部空間中でセラミックが加熱され、それにより、焼結プロセスが行われる。しかし、これらの炉の耐熱性にも限界があるので、焼結温度を下げるために、一部では、焼結助剤（例えばＳｉ_３Ｎ_４）を使用しなければならない。一般的に、プロセス時間は数時間の範囲であり、そして多量のエネルギーを必要とする。

【0005】

それ故、セラミック及びそれらの製造をより効率的にする要望がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＵＳ２０１４／２９５１０２Ａ１

【特許文献2】ＤＥ１０２６０３２０Ａ１

【特許文献3】ＣＮ１０８７５１９９１Ａ

【特許文献4】ＷＯ２０２０／１９６６０５Ａ１

【特許文献5】ＣＮ１０９４３７９１２Ａ

【特許文献6】ＵＳ２０１３／１４０５０２Ａ１

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ”， ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｐ．Ｈｉｒｔｈ ｕｎｄ Ｊｅｎｓ Ｌｏｔｈｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服することができかつ特に、より効率的なセラミックを製造することを可能にする方法及び装置を提供することである。本発明の更なる課題は、従来技術の欠点を克服するセラミックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題は、（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造方法であって、セラミック原料に光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱して、それによってセラミック製品を製造することを含み、この際、光の入射は、セラミック原料の表面積の２０％超に対して同時に、すなわち、いちどきに行われ、ここで、入射される光の出力密度は、１０Ｗ／ｃｍ ^２ と７５０Ｗ／ｃｍ ^２ との間、更に好ましくは２０Ｗ／ｃｍ ^２ と２００Ｗ／ｃｍ ^２ との間であり、この光は、２００から７００ｎｍまでの範囲の波長を有し、及び前記セラミック原料は、絶縁材によって、保持部に対して熱的にデカップリングされている方法を提案することによって、第一の観点による本発明により解消される。

【0010】

光の入射は、例えば、セラミック原料の表面積のうち２０％超、少なくとも３５％、少なくとも５０％、少なくとも６５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％に対して、特に全面に対して、同時に行うことができる。

【0011】

光の入射は、例えば、少なくとも０．１ｍｍ^２、少なくとも０．２ｍｍ^２、少なくとも０．５ｍｍ^２、少なくとも０．０１ｃｍ^２、少なくとも０．０２ｃｍ^２、少なくとも０．０５ｃｍ^２、少なくとも０．１ｃｍ^２、少なくとも０．２ｃｍ^２、少なくとも０．５ｃｍ^２、または少なくとも１．０ｃｍ^２の表面積に対して、特にセラミック原材料の表面積のうち少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％、例えば全面積に対して、同時に行うことができる。

【0012】

光の入射は、特に、少なくとも０．１秒間、少なくとも０．５秒間、少なくとも１秒間、特に少なくとも５秒間、特に少なくとも２０秒間、及び／または最大で１０分間、特に最大で８分間、特に最大で５分間、特に最大で３分間、特に最大で１分間、特に最大で３０秒間、特に最大で１０秒間、行われる。８００ｗ／ｃｍ^２未満の出力密度を有する光の入射が、ボリュームボディの焼結に特に役立つ。

【0013】

本発明による方法は、上記の光の入射の他に、より高い出力密度で及びかなりより短い時間でセラミック原料に対して光を入射して、それを少なくとも部分的に加熱し、それによってセラミック製品を生成する更なるステップも更に含むことができ、ここで、光の入射は、セラミック原料の表面積のうちの５０％超に対して同時に行い、及び入射される光の出力密度は少なくとも８００Ｗ／ｃｍ^２、例えば少なくとも１０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１００００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１５０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５００００Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも４０００００Ｗ／ｃｍ^２、好ましくは高くとも７５０，０００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも２００００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも８０００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも１００００Ｗ／ｃｍ^２、高くとも７０００Ｗ／ｃｍ^２、または高くとも５０００Ｗ／ｃｍ^２である。

【0014】

光の入射の前記の更に別のステップは、特に、かなりより短い時間、例えば最長でも１００ミリ秒間（ｍｓ）、最長でも５０ｍｓ、最長でも４０ｍｓ、最長でも３０ｍｓ、最長でも２５ｍｓ、または最長でも２０ｍｓ、及び／または最短でも０．５ｍｓ、最短でも１ｍｓ、最短でも２ｍｓ、最短でも５ｍｓ、または最短でも１０ｍｓ、行われる。前記の光の更に別の入射は、時間が短い故に、閃光とも称することができる。

【0015】

前記更に別のステップでの光の入射は、例えば、セラミック原料の表面積のうちの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％に対して、特に全表面積に対して、同時に行うことができる。

【0016】

前記更に別のステップでの光の入射は、例えば、少なくとも０．１ｍｍ^２、少なくとも０．２ｍｍ^２、少なくとも０．５ｍｍ^２、少なくとも０．０１ｃｍ^２、少なくとも０．０２ｃｍ^２、少なくとも０．０５ｃｍ^２、少なくとも０．１ｃｍ^２、少なくとも０．２ｃｍ^２、少なくとも０．５ｃｍ^２、または少なくとも１．０ｃｍ^２の表面積に対して同時に行うことができ、とりわけ、セラミック原料の表面積のうちの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％に対して、例えば全表面積に対して、同時に行うことができる。

【0017】

すなわち、好ましい実施形態の一つでは、ボリュームボディの焼結のための照明の他に、この焼結工程の前または後にも、好ましくは焼結工程の間にも、その表面を、非常に短い時間でより強く照射する。例えば、Ｘｅ閃光ランプからの閃光を、高い出力密度（とりわけ、少なくとも８００Ｗ／ｃｍ^２、例えば少なくとも１０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３５００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０００Ｗ／ｃｍ^２、または約４３５０Ｗ／ｃｍ^２）で短時間（とりわけ、最長で５０ｍｓ、最長で４０ｍｓ、最長で３０ｍｓ、最長で２５ｍｓ、または最長で１０ｍｓ、例えば約２０ｍｓ）で用いることにより、表面を、その下にあるボリューム材料よりも明らかに強く加熱することができる。それによって、表面に異なる特性を持つ層が形成される。これは、好ましくは、テクスチャを有し、そしてボリュームボディよりも高い密度及び大きい粒度を有する。更に、この層は、ボリュームボディにおいて配向粒子成長を生じさせるために利用できる。英語では、粒子成長へのこのタイプのコントロールは、「ｔｅｍｐｌａｔｅｄ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｔｈ（テンプレート粒子成長）」と称される。

【0018】

好ましくは、層とボリュームボディとの間の縮小による熱的不適合または不適合は、ボリュームボディ自体が高温である間に閃光を使用することによって減少され、特に防止され、この際、セラミックは、高温での応力を特に良好に弱めることができる。

【0019】

粉末材料を加熱するために光を使用することによって、一方では、プロセス時間及びエネルギー消費量を劇的に減少することができ、他方で、加熱速度のパラメータを、非常に確実にコントロールでき、特に調節及び／または能動的に調整することができる。そのため、粉末がどの箇所でどのくらい速く加熱されるかを的確にコントロールすることができる。特に、加熱を大きな表面に対して同時に行うことができ、プロセスを連続的な方法として実現できる。該セラミック材料を、照明によって特に迅速に加熱することができる。この際、照射された領域において、速い加熱速度をセラミック材料において達成することができる。従って、提案された方法は、とりわけ、セラミック材料における出力密度の及びそれ故、温度のはるかにより直接的なコントロールを可能にする。同時に、該方法は、驚くべきことに、セラミックの慣用の製造方法よりもかなりより簡単に実施することができる。同時に、慣用の焼結法では不可能であるかまたはかなり大きな労力をもってしか達成できない観点、特に、以下の観点のうちの一つ以上を実現することができる。
・粒度勾配の生成、
・テクスチャの生成、
・ナノ多孔性の生成、
・特に格別高い温度における、改善された耐熱性の発生、
・均一な材料特性の発生、
・プロセス時間の短縮、
・プロセスのより正確なコントロール可能性、特に非常に拘束なプロファイルの実現、
・比較的厚手のセラミックを製造する場合でさえの、特に少量生産領域におけるエネルギーの節約、及び／または
・特に少量生産の開発の促進、改善、簡素化。

【0020】

粒子勾配及び／またはテクスチャは、異なる温度プロファイルによってセラミックの表面上に及び内部に生成することができる。例えば、該方法は、経時的及び／または空間的出力密度プロファイルを含むことができる。好ましい経時的出力密度プロファイルは、例えば、０．２から２００ｍｓまで、例えば２０ｍｓの期間にわたる８００Ｗ／ｃｍ^２から２０，０００Ｗ／ｃｍ^２までの範囲の出力密度、例えば４３５０Ｗ／ｃｍ^２の出力密度、及びその後のまたは並行した、１秒間から２分間まで、例えば１０秒間の期間にわたる１０Ｗ／ｃｍ^２から＜８００Ｗ／ｃｍ^２までの範囲、例えば１３０Ｗ／ｃｍ^２の更なる出力密度を含む。それによって、粒度勾配及び／またはテクスチャを有するセラミック製品を製造できる。とりわけ、緻密に焼結された表面層の下に多孔性のボリュームを含む、セラミック製品を得ることができる。前記の高い第一の出力密度によって、緻密に焼結された表面層の形成をもたらす。第一の出力密度が使用される時間が短いために、緻密に焼結された層は、薄い表面層に限定される。この表面層の厚さは、例えば、１０から２０μｍまでの範囲であることができる。緻密な表面層及びその下にある多孔性のボリュームを有するセラミック製品は、燃料電池での使用に特に適している。粒度及びテクスチャは、それ
ぞれ、機能的及び機械的特性、例えば伝導性及び亀裂の発生し易さに対して作用する。

【0021】

本発明による方法を用いることで、ナノ多孔性も生成できる。ナノ孔とは、ミクロ組織解析を用いて、すなわち、例えばＴＥＭ顕微鏡写真を評価して定量化可能な、１μｍ未満のマーチン経、すなわちナノメータ範囲のマーチン経を有する孔である。本発明によるセラミック製品は、ナノ孔を含むことができる。これは、セラミック製品がＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ（英語：“Ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒｃｏｎｉａ”（イットリウム安定化ジルコニア））またはＬｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３を材料として含む場合に、特に該当する。

【0022】

加えて、本発明による方法は、極めて高い温度、例えば５００℃から３２００℃までの範囲の温度での焼結を可能にする、というのも、炉による最大温度への制限がないからである。それによって、製造されるセラミック製品は、とりわけ、高温下での、例えば１４００℃超の温度下での、改善された耐熱性を達成することができる。前記の極めて高いプロセス温度により、焼結助剤の使用の省略を可能とし、より大きな粒子の生成及びそれ故、より良好な耐クリープ性の達成を可能にする。一次拡散経路に依存して、クリープ率は、１／粒度^２（ナバロ・ヘリングクリープ）または１／粒度^３（コーブルクリープ）に比例する。それによって、従来製造されたセラミックがそれらのより低い温度安定性の故にその使用が制限される場合もあったセラミック製品の新しい使用分野が開拓され、例えば粒度を１０倍にすることによって、同じ温度及び応力で望ましくない歪みレベルを超えない時間を、１００から１０００倍まで延長することができ、それ故、セラミックの使用期間を同程度延長することができる。

【0023】

本方法では、セラミック原料において及び／またはセラミック製品において、特に、少なくとも１４００℃、少なくとも１５００℃、少なくとも１６００℃、少なくとも１７００℃、少なくとも１８００℃、少なくとも１９００℃、または少なくとも２０００℃の温度が達成される。セラミック原料及び／またはセラミック製品における温度は、例えば、５００℃から３２００℃までの範囲、とりわけ１０００℃から３０００℃まで、１２００℃から２８００℃まで、１４００℃から２７００℃まで、１５００℃から２６００℃まで、１６００℃から２５００℃まで、１７００から２４００℃まで、１８００℃から２３００℃まで、１９００℃から２２００℃まで、または２０００℃から２１００℃までの範囲であることができる。

【0024】

好ましい実施形態の一つでは、該セラミックは、焼結工程の間に、少なくとも１８００℃またはそれよりかなり高い温度、例えば２５００℃に加熱される。この際、例えば、膨張グラファイト製の絶縁材が使用される。とりわけ、このような極めて高い温度は、多大な技術的労力をかけることなく、通常の雰囲気中で達成することができる。それにより、格別に粗い原料粉末を用いてまたは格別に高い焼結－及び融解温度を用いて材料を製造することができる。これは、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素または酸化マグネシウムなどのセラミックの製造を促進し、改善しそして簡素化することができる。

【0025】

本発明の方法を用いることにより、例えば粒度、相組成、多孔性、微小亀裂の数及び大きさ、及び伝導性に関しての、明らかにより均一な材料特性を持つセラミック製品を得ることができる。これは、一方では、土台に対して絶縁することによる、例えばガス膜上に浮遊させることによる、グリーンボディの熱的デカップリングにある。他方で、同時の平面的照明は、横方向の温度勾配（例えば、表面に同時には照明されず、その代わりに表面は点毎に走査される選択的レーザー焼結で生じるような温度勾配）が排除されるかまたは少なくとも大きく減少し、それによって材料特性及びそれらの均質性が改善されるという利点を有する。

【0026】

更に、本発明の方法を用いた場合には数秒間内に部材全体が一度に焼結され得るために、選択的レーザー焼結と比べると、プロセス時間が根本的に短縮される。プロセス時間の極端な短縮及び簡素化された取り扱いにより、開発を明らかにより迅速に行うことができる。とりわけ、スパッタターゲットまたはＰＬＤターゲット（英語：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（パルスレーザー堆積）（ＰＬＤ）の場合のような少量生産を、改善及び簡素化することができる。

【0027】

炉の代わりの光の使用は、プロセス時間を１０００分の一に短縮することができる。更に、例えば２０％から９９％までのエネリギーの節約を達成できる。エネルギーの節約は、対応するＣＯ_２削減に変換できる。更なる利点の一つは、持続的に購入できる電流を使用できる点にある。ガス／油は、ＣＯ_２ニュートラルでは大規模に得ることはできない。より厚手のセラミック、例えば０．１ｍｍから２０ｍｍまで、とりわけ０．５ｍｍから１０ｍｍまでまたは＞１ｍｍから５ｍｍまでの範囲の厚さを有するセラミックでさえを、数秒間内で、少なくとも９０％のエネルギー節約と共に製造することができる。とりわけ、エネルギー節約は、同時にリードタイムを短縮しつつ達成できる。

【0028】

該セラミック原料は、とりわけ、少なくとも０．００１ｍｍ、少なくとも０．０１ｍｍ、少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１．０ｍｍ、または少なくとも２．０ｍｍの厚さを有することができる。この厚さは、例えば、０．１から１２．０ｍｍまで、とりわけ０．２から１０．０ｍｍまで、０．５から８．０ｍｍまで、１．０から５．０ｍｍまで、または１．０から４．０ｍｍまでの範囲である。

【0029】

好ましい実施形態の一つでは、該セラミック原料は、中温度に、例えば焼結工程の間の最大温度の５０％まで予熱される。それによって、特に素早く加熱する必要のある温度範囲が大幅に狭くなる。それによって、比較的厚手の材料厚を成功裏に処理でき、特に均質な材料特性を生成することができる。予熱ステップは、実際の焼結ステップよりも、より長い期間にわたるより遅い加熱速度でも行うことができる。更に、ここでは、焼結の場合よりも、かなりより低い出力密度が必要され、そして予熱ステップのために慣用の炉を使用すること、またはこのステップを、バインダー材料の焼尽と組み合わせることも考慮され得る。

【0030】

好ましい実施形態の一つでは、セラミックからの熱を放射は適当な鏡により減少される。とりわけ放射された赤外線を反射するために例えば金でコーティングされた、例えば楕円形にまたは放物線状に形成された鏡を、放出された放射線を生じたセラミックに戻すために使用することができる。これは、温度を維持するために必要な電力を削減することを可能にする。それによって、長い露光時間におけるエネルギー効率を改善できる。

【0031】

好ましい実施形態の一つでは、少なくとも二つの側面から照明される。

【0032】

特に好ましい実施形態の一つでは、０．１から１２．０ｍｍまで、とりわけ０．２から１０．０ｍｍまで、０．５から８．０ｍｍまで、１．０から５．０ｍｍまでまたは２．０から４．０ｍｍまで、例えば約４ｍｍの材料厚が処理される。この際、好ましくは、二つの側面から照明され、そして予熱ステップが利用される。

【0033】

更に、該方法は、完全な部材、例えば多層キャパシタを焼結プロセスで製造することが可能である。

【0034】

更に別の観点の一つでは、本発明の方法を用いることで、任意に少なくとも局所的な転位を生成することができる。高密度のこのような転位は、それの伝導率の故に、セラミックにおいては特に有利である場合がある。というのも、転位によって、セラミックの機能的及び機械的特性を改善及び／または的確に調節することができるためである。なかでも転位により影響され得る、特に改善され得るセラミックの特性には、なかでも以下のものが挙げられる：
・亀裂に対するセラミックの耐性；
・セラミックの変形可能性、特に高温変形可能性；
・セラミックの破壊靱性；
・セラミックの摩耗挙動；
・セラミックの触媒活性；
・セラミックの電気光学的特性；
・セラミックの電気、イオン及び／または熱伝導性；
及び／または
・セラミックの強誘電的及び／または半導体的特性。

【0035】

しかし、セラミックの二次的特性、例えば層複合体（例えば、キャパシタ、圧電式アクチュエータ、太陽電池、固体バッテリー、燃料電池及び電解セル）における異なる相の共焼結の場合の相互拡散の傾向、または新しいタイプのバッテリーにおける金属リチウムの堆積（リチウム樹状結晶成長）における均質性も、転位により影響を及ぼすことができ、特に改善することができる。

【0036】

それ故、該方法は、後での使用目的に依存して、導入される転位の数及び密度に関してセラミックに影響を及ぼすことを可能にし、そしてそれによって、セラミックの特性、中でも、例えば先に記載したようなそれらの機能的及び機械的特性に、再び的確に影響を及ぼすこと、特に調節及び／または改善することを可能にする。

【0037】

更に、転位は化学的ドーピングを置換及び／または補足することができる。それによって、材料の煩雑さを低減でき、これは、複雑さがより少ない原料サプライチェーン並びにより持続可能でかつ経済的な製造を可能にする。同時に、これは、より簡単なリサイクルの可能性も供する。

【0038】

更に、提案される該方法を用いることにより、焼結後のセラミックの良好な機械的変形性を達成することができる。この特性は、塑性変形可能性、特に湾曲、折り曲げ、深絞り、鍛造及び／または押出を必要とする二次成形のために利用することができる。

【0039】

従って、提案された該方法は、既知のセラミックの特性の大きな改善をもたらすことができる。この際、該方法は、比較的少ない技術的労力で実現可能である。該方法は、技術的な前提条件に関しては僅かな要求しか課さないために、既存の製造プロセスに特に簡単に一体化することもできる。該方法は、非接触式に行われるので（すなわち、これは、中でも、「閃光焼結」の場合のように試料の接触も必要としない）、それの実施は特に簡単に行い得る。それ故、既存の製造工程を、提案された該方法をそこで使用するために、非常に簡単にかつ費用効果的に増備することもできる。この際、光源は、多数のそれ自体慣用の光源から選択することができる。それによって、該方法の実施は、特に費用効果よく行うことができる。また、該方法は、試料の多数の様々な幾何学的形状のためにも使用することができる。とりわけ、材料を照明域に通して連続的に輸送するプロセスが可能である。それにより、提案された該方法は、大量生産に非常に良好に適している。

【0040】

光の入射によって、特に、セラミック内でコントロールされた及び／またはコントロール可能な温度プロファイルを調節することができる。例えば、これは、セラミック内での空間的温度プロファイルであることができる。それにより、この場合も、転位の特に良好で確実なコントロールを、非常に高い転位密度と共に達成でき、これは、再び、セラミックの特性の対応するコントロールを可能にする。また、セラミックの所定の特性の任意の勾配を生成できる、すなわち、特性値が位置と共に徐々に変化する。更に、照射の経時的な出力密度プロファイルを用いて、特性勾配を持つセラミック製品を生成することもできる。高密度の、例えば９０％超または９５％超の密度の、とりわけ開口のまたは浸透性の多孔性を持たない表面層を有し、かつ浸透性の多孔性を持ち及びそれ故、ガス浸透性を持つ低密度のその下にあるボリュームを有する製品を製造することができる。このような製品は、例えば、燃料電池での使用に関してまたは水分解に関して関心がもたれる。該表面層は、それの高い密度の故に気密性であり、他方で、その下にあるボリュームは、それの多孔性の故に良好な反応空間である。

【0041】

提案された該方法を用いることで、要求が高い使用目的の場合でもセラミックの特性に影響を及ぼすこと、とりわけ改善することができるようにセラミック中で十分な数及び密度をもって転位を生成できることが初めて可能となる。該方法は、任意に、コントロールされた条件下に転位の生成を可能とし、それ故、再現可能でもある。

【0042】

該方法は、とりわけ、短い波長でも特に良好に機能する。その他、添加剤が、長波長でのより良好な吸光及び選択的レーザー焼結でのより良好な結果を保証することが知られている。しかし、一部では不利な添加剤は使用する必要がない方がよい。驚くべきことに、該方法を窒素雰囲気中で行った場合に、本質的により多くのエネルギーが吸収される。ここで、酸素欠乏は、吸光性添加剤と同じように作用する。好ましくは、該方法は、窒素雰囲気中で実施される。好ましくは、該方法は、吸光性添加剤を含まない。

【0043】

例えば、可視光及び／またはＵＶ光を使用することができる。代替的にまたは追加的に、赤外スペクトル範囲の光も使用できる。光、例えば可視及び／またはＵＶ範囲の光を入射することによって、セラミック内の温度プロファイルを非常に正確にコントロール、とりわけ制御することができる。適切な波長を選択することによって、とりわけスペクトル範囲（ＵＶ、ＶＩＳ、ＩＲ）を選択することによって、効率を特に確実に調節することができる。特に好ましくは、青色レーザー光、とりわけ２００ｎｍから７００ｎｍまで、例えば３００ｎｍから６００ｎｍまでまたは４００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲の波長を有するレーザー光を連続波（非パルス光、英語：「ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ」）として使用することができる。

【0044】

例えば４５０ｎｍの波長を持つレーザーは、２．７ｅＶの光子エネルギーに相当する。光子エネルギーがバンドギャップより大きい場合には、その材料はこの光をほぼ１００％吸収する。そうでない場合には、それはほぼ透明である（ガラス参照）。殆どのセラミックにおいて、バンドギャップは２ｅＶと５ｅＶとの間である。殆どの重要な酸化物では、それは２．７ｅＶと３．８ｅＶとの間である。しかし、バンドギャップは温度と共に小さくなり、１２００℃では約１ｅＶ低下する。それ故、殆どの酸化物では、最大プロセス温度において高効率を達成するためには約２ｅＶで十分である。

【0045】

８００ｎｍの波長（１．５ｅＶ）を有する赤色レーザーは不利である。この光は効率良く吸収されず、それにより、１０から２０倍多い出力が必要となる。１００００ｎｍの波長（０．１５ｅＶ）を持つＣＯ_２レーザーには、効率のよい吸収に関する更に大きな問題が伴う。

【0046】

それ故、好ましくは、光子エネルギーは、少なくとも２ｅＶであり、とりわけ２ｅＶから５ｅＶまで、例えば２．５ｅＶから４．０ｅＶまでまたは２．７ｅＶから３．８ｅＶまでの範囲である。

【0047】

好ましくは、急激な吸収効率の変化を避けるために一つ以上の波長が同時に使用され、それによって、好ましくは、機械的安定性及び均質性が高められる。

【0048】

この際、基本的には、入射光は、セラミックまたはグリーンボディによって、とりわけ、この光が入射する表面でまたはその付近で吸収され、その際、材料の内部も、表面からの熱伝達によって加熱され得る。特に適した実施形態の一つでは、薄いグリーンボディが使用され、この際、光の的確な切断は、非常に速い冷却速度も可能にする。また、層複合体及びコンポジット、とりわけ、固体バッテリー、アクチュエータ、キャパシタ及び燃料電池を、該方法を用いて焼結することができる。

【0049】

この際、グリーンボディは、例えば、焼結プロセス前のセラミック、それ故、セラミック原料のことを指し得る。この用語は、多くの場合に、原料が例えばフィルムであるかまたは圧縮された粉末であるか、及びそれがどのような幾何学的形状を持つかに関しては、制限されない。

【0050】

実施形態の一つでは、該セラミック原料はフィルム状の幾何学的形状を有する。例えば、補償（レーザー）光学系を使用し、それにより、導入される光の出力を正確にかつ迅速に制御することができる。それ故、焼結工程の進行中に起こる緻密化の間に、転位をセラミックに同時に導入することができる。このようにしてコントロール可能な迅速な加熱及び／または冷却速度によって、任意に、転位を高程度にセラミック中に導入することができ、これは、従来のやり方では、例えば炉ではそれの熱慣性の故に可能ではない。その場合、転位によって、セラミックの多数の機能的及び機械的特性を改善することができる。例えば、とりわけセラミックの厚さが薄い場合、例えば厚さが１ｍｍ未満の場合には、照射をオフにすることによって冷却速度をコントロールすることができ、とりわけ、それによって、非常に速い冷却速度も達成できる。これは、従来技術のやり方では利用可能ではない設計パラメータである。

【0051】

すなわち、高速な冷却速度は、特に、光源のオフによって、それ故、熱出力の供給の停止によって、達成することもできる。これは、慣用の炉と比べて、迅速な冷却時間を可能にする。任意に慣用の炉は使用されないため、炉の熱慣性は排除される。それによって、セラミックは、全熱慣性を殆ど消失させる。応じて、熱慣性は、薄いセラミックの場合に特に低くすることができる。その結果、迅速かつ正確な温度プロファイルを実行することができる。

【0052】

エージングステップ、すなわち高められた温度での直接的な保持が提供されるように、光を用いて能動的に冷却を制御することが有利であり得る。とりわけ、エージングステップは、例えば３００℃から１０００℃までの範囲の温度で及び例えば、数秒間、例えば少なくとも１０秒間から数分間、例えば少なくとも３分間まで、または更には数時間、例えば最長で３時間までの期間、設けることができる。エージングステップは、点欠陥の平衡化、及びそれ故、セラミック製品の温度依存性の電気伝導性の安定した推移を得るために、とりわけ機能性セラミックにおいて有利である場合がある。しかし、セラミック製品の起こり得る熱衝撃効果またはそれによって発生する亀裂を最小化するためにも、エージングステップを設けて利用することができる。代替的にまたは追加的に、冷却温度を能動的に調整しそして冷却速度を、例えば８００℃から１００℃までの温度範囲内において、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、例えば１分間あたりで少なくとも５ケルビン、更に好ましくは１分間あたりで少なくとも１０ケルビン及び／または１秒間あたりで最大でも１ケルビン、更に好ましくは１分間あたりで最大でも２０ケルビンに低下させることも企図できる。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、好ましくは、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、５～６０Ｋ／分、更に好ましくは１０～２０Ｋ／分の範囲である。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、好ましくは少なくとも５Ｋ／分、更に好ましくは少なくとも１０Ｋ／分である。８００℃から１００℃までの温度範囲内の冷却速度は、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、好ましくは最大でも１Ｋ／秒、更に好ましくは最大でも２０Ｋ／分である。

【0053】

この際、該方法は、燃料電池のための電解質層及び／または層複合体の、電解セルの及び固体バッテリーの並びにセラミックセンサーの焼結のために特に良好に適している。

【0054】

それ故、提案される当該方法を用いることにより、従来のやり方では原料の加熱のために用いられる焼結炉の使用を、完全にまたは少なくとも部分的に省くことができる。これは、多くの重要な利点をもたらす：炉全体を加熱しそして再び冷却する必要がもはやないので、膨大なエネルギー量を節約することができる。更に、光の入射は、セラミック内での極めて動的な温度推移を可能にする。炉の緩慢な加熱及び冷却挙動を克服することができる。従って、加熱バンド、炉または電流とは対照的に、セラミックの温度の非常に効率のよいコントロールを行うことができる。

【0055】

実施形態の一つでは、光の入射の開始前に及び／または光の入射の開始後に、セラミック材料は、焼結炉を用いてまたは他のやり方で焼結される。それ故、提案される該方法は、例えば、高い転位密度が必要とされる場合にのみ、それに切り替えることができる。

【0056】

提案される該方法は、特に、以下の有利な特徴及び特性を有し、これらはそれぞれ単独で、全て一緒に及び／または任意の組み合わせで利用することができる：
・ほぼ任意の幾何学的形状、中でも、１ｍｍ未満のまたは１ｍｍから５ｍｍまでの厚さを有する厚さを有する直方形の幾何学的形状のセラミックを、該方法で焼結することができる。
・該方法は、非接触式に行い得る。
・該方法は、スケーラブルである。
・該方法は、特に大表面を同時に処理することができる。
・該方法は、任意に生成された転位によって顕著な特性を得る、セラミック膜のようなセラミックのための最初の工業的にスケーラブルな製造方法である。
・該方法は、わずかな技術的な労力だけで、非常に短いプロセス時間を達成する。
・該方法、とりわけそれと接続された焼結プロセスは、既存の工業的なフィルムキャストプラントに直接統合することができる。
・該方法は、任意に、非常に多数で非常に高密度の転位を可能にする。
・該方法は、大量生産のためにも、良好に拡張可能でありかつ簡単に実施可能である（例えば、入手が容易な照明を使用できる）。
・実験室規模でのプロセス制御は、特に工業的なプロセス制御に類似して設計でき、それにより、更なる開発を特に迅速に実現でき、そして品質管理が単純化される。
・該方法は、僅かな技術しか必要とされないので、既存のプラントにも後から装備できる。
・該方法は、連続的プロセスとして設計できる。
・加熱しそして再び冷却する必要のある炉が必要ないので、製造の際に大幅なエネルギーの節約が可能である。材料それ自体だけが加熱される。
・該方法は良好に再現及びコントロール可能であり、それにより、望ましくない副作用、例えば、セラミック材料中の点欠陥による伝導性の変化も避けられる、というのも、例えば閃光焼結の場合の状況とは異なり、明確に定義された方法パラメータが優先するからである。それによって、該方法は、その煩雑さが低減される。
・該方法は、無加圧で行い得る。

【0057】

この際、該方法は、以下の領域の一つ以上においてセラミックを製造するために特に良好に使用することができる：燃料電池技術、電解セル、固体バッテリー、センサー、固体バッテリー、水素技術、太陽電池、触媒技術、キャパシタ及びアクチュエータ。

【0058】

この際、当然ながら、当業者は、光が入射される間、焼結工程の結果としてのセラミック原料からセラミック製品までの遷移は連続的であることを理解する。

【0059】

この際、本発明は、特に、セラミック原料中に大きな局所的な勾配が発生しないように、温度を調節すること、とりわけ温度プロファイルの横方向の変動を最小化することを可能にする。それにより、焼結された材料は、より耐引き裂き性になる。追加的に、任意に、照明された領域と照明されていない領域との間の遷移を勾配として設計することができる。

【0060】

実施形態の一つでは、材料の１ｃｍ^２以上、特に２５０ｃｍ^２以上、及び／または２０００ｃｍ^２以下、特に１００ｃｍ^２以下の表面が同時に照明される。

【0061】

当該方法を用いて製造されたセラミックは、それの任意に高い転位密度の故に、格別高伝導性であり得る。例えば、該方法を用いて、機能性セラミックを製造することができる。機能性セラミックを使用する場合、可能な限り伝導性のセラミックに関心がもたれる、というのも、これは、システム全体（例えばバッテリーの）に有益であるためである。

【0062】

この際、機能性セラミックとしては、特に、例えばキャパシタ、センサーまたはバッテリー膜に関しての格別機能的な特性を有するセラミックのことと理解される。それは、例えば、構造及び機械的特性によって付加価値が決められる構造セラミックとは異なる。
この際、転位は、関連する専門文献、例えば“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ”， ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｐ．Ｈｉｒｔｈ ｕｎｄ Ｊｅｎｓ Ｌｏｔｈｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ（非特許文献１）において定義されている。本発明の意味での転位は、特に、材料中の一次元結晶欠陥であり、これは主として製造の際に発生し得る。

【0063】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料の部分的な加熱が、（ａ）１Ｋ／秒以上、特に１０Ｋ／秒以上、特に１００Ｋ／秒以上、特に１０００Ｋ／秒以上、（ｂ）１００００Ｋ／秒以下、特に５０００Ｋ／秒以下、特に１０００Ｋ／秒以下、及び／または（ｃ）１０Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と２０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１５００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間の加熱速度で行われることも、企図できる。

【0064】

光の入射によってセラミック材料において然るべき加熱速度が達成されることによって、任意に、多数の及び高密度の転位をセラミック製品中に実現することができる。

【0065】

任意に、加熱速度は、最大で２５００Ｋ／秒、特に最大で５００Ｋ／秒、特に最大で１５０Ｋ／秒、特に最大で５０Ｋ／秒、特に最大で５０Ｋ／秒である。代替的にまたは追加的に、加熱速度は、１Ｋ／秒以上であることもできる。

【0066】

例えば、加熱速度は、一つの実施形態では、１Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に５０Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間、特に５０Ｋ／秒と８００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と６００Ｋ／秒との間である。

【0067】

例えば、一つの実施形態では、目的温度は、５００Ｋ／秒超の加熱速度を用いた場合には、５秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満で達成される。例えば、目的温度は、１０秒間未満内、好ましくは５秒間未満内、更に好ましくは２秒間未満内、更に一層好ましくは１秒間未満内で、±２０Ｋの精度で安定化される。

【0068】

代替的にまたは追加的に、冷却速度は、２５０００Ｋ／秒と５０Ｋ／秒との間、特に１０００Ｋ／秒と５０Ｋ／秒との間である。とりわけ、焼結温度から１０００℃の温度への冷却速度は非常に高速であることが好ましい。好ましくは、焼結温度から１０００℃の温度までの冷却速度は、５０Ｋ／秒から１０００Ｋ／秒までの範囲、例えば１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの範囲、または１５０Ｋ／秒から２５０Ｋ／秒までの範囲である。

【0069】

冷却速度は、とりわけ、厚さにも依存し得る。例えば、冷却速度と材料の厚さとの商は、２５０００Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）と１０Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）との間の範囲、特に１０００Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）と５０Ｋ／（ｍｍ＊ｓ）との間の範囲であることができる。

【0070】

非常に短時間でより高い出力密度で光を更に入射する場合、更に一層明らかに高い加熱速度、例えば５，０００，０００Ｋ／秒まで、１，０００，０００Ｋ／秒までまたは５００，０００Ｋ／秒までの加熱速度が生じ得る。例えば、閃光を使用した場合、緻密な層を多孔性の土台上に形成することができる。

【0071】

実施形態の一つでは、加熱速度は、照明された表面上で確認できる。ここで、照明された表面上での温度変化を測定することによって、加熱速度をコントールすることができる。これは、好ましくは、適切な高温計によって非接触式に行うことができる。温度測定のための他の方法、例えば、焼結すべき材料の特性をベースとして熱電素子、抵抗温度センサーまたは非直接的測定法を用いた方法も同様に可能である。好ましい実施形態の一つでは、加熱中の出力密度は、加熱速度をできるだけ高くかつ一定にするため温度を維持するために続いて必要とされるよりも、高く選択される。できるだけ均一な加熱速度を達成するために、加熱の間に出力密度を高めることが好ましい。

【0072】

加熱速度をコントロールするためには、例えば、入射光の出力密度は、パラメータとして直接コントロールすることができる。このコントロールは、任意に、局所的に及び／または経時的に変化する加熱速度を調節することを含み得る。出力密度のパラメータは、測定技術的にも容易に得ることができる。

【0073】

それ故、一つの実施形態では、加熱速度は、入射光の出力密度に基づいてコントロールされる。任意に、出力密度は、２Ｗ／ｃｍ^２と７５０Ｗ／ｃｍ^２との間、好ましくは４Ｗ／ｃｍ^２と５００Ｗ／ｃｍ^２との間、更により好ましくは５Ｗ／ｃｍ^２と２００Ｗ／ｃｍ^２との間または１０Ｗ／ｃｍ^２と１５０Ｗ／ｃｍ^２との間である。出力密度は、８００Ｗ／ｃｍ^２未満、例えば最大でも７５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも７００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも６５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも６００Ｗ／ｃｍ^２、最大で５５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも５００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも４５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも４００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも３５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも３００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも２５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも２００Ｗ／ｃｍ^２、最大でも１５０Ｗ／ｃｍ^２、最大でも１００Ｗ／ｃｍ^２、または最大でも７５Ｗ／ｃｍ^２である。出力密度は、例えば、少なくとも１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも２０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも４０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも５０Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも６０Ｗ／ｃｍ^２であることができる。

【0074】

時間が短い場合には、先に記載したように（閃光）、明らかにより高い出力密度を入射することもできる。

【0075】

数学的な考察は、セラミック、とりわけグリーンボディの最大温度は、試料温度が入射光の出力密度に従い適合されるやいなや、おおよそ出力密度の４乗根に依存し得ることを示す。例えば、例示的なセラミック試験片、とりわけグリーンボディでは、５Ｗ／ｃｍ^２は約７５０℃に、そして２００Ｗ／ｃｍ^２は、約１７５０℃に対応する。出力密度が、目下の温度のために必要な出力密度を上回る場合に、セラミックが加熱される。出力密度が低下すると、セラミックは冷える。高温度では、セラミックから放射される熱エネルギーを補償するために、出力密度の大部分が利用される。

【0076】

この際、出力密度は、とりわけ良好な時間分解能でコントロールされ、それにより、非常に正確に規定された出力密度プロファイルまたは温度プロファイルが可能となる。例えば、セラミックを非常に高い出力密度で加熱することができ、これは次いで、目下の温度に対応するより低い値に迅速に適合される。それによって、セラミックは非常に迅速に加熱することができ、この際、最大温度が、迅速にかつとりわけ非常に正確に達成される。それにより、例えば、温度が目的温度の９０％から１００％に上昇する時間を、慣用の方法、例えば通常の炉と比べて明らかに短縮でき、特に最短化でき、そして同時に、目的温度からの超過を避けることができる。それ故、出力密度の技術的コントロールによって、ほぼ任意の温度プロファイルが、とりわけ迅速な温度変化をもって可能となる。更に、温度プロファイルの局所的な（及び／または経時的な）変化は、セラミック材料中での局所的に変化する特性及び転位密度を調節することを可能にする。それにより、温度プロファイルの明らかにより自由な設計が使用者に可能になる。それ故、特に、複雑な温度プロファイルも可能である。

【0077】

出力密度は、特に、格別より短い時間的遅れでオン／オフでき、または任意に配量することができる。この際、達成可能なオン／オフ速度は、光及び使用される光学系によって決定され、そして例えば、１秒間以下、特に１ミリ秒以下であることができる。ここで、「オン／オフ速度」とは、特に、照明をオン及び再びオフにするために必要な時間を意味する。代替的にまたは追加的に、オン／オフは、光学系によっても調整することができ、他方で、ランプは連続的に点灯する。

【0078】

任意に、出力密度の変化は、１％／秒と１０００００％／秒との間、好ましくは１００％／秒と１００００％／秒との間である。とりわけ、これらの変化率は、焼結温度の５０％から１００％までの範囲、好ましくは７５％から１００％までの範囲、更に好ましくは９０％から１００％までの範囲で達成可能である。

【0079】

任意に、出力密度は、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、好ましくは１０ミリ秒間未満で、８０％超低減することができ、そして好ましくは完全にオフにすることができる。

【0080】

代替的にまたは追加的に、光の入射によるセラミック原料の加熱、特に部分的な加熱は、（ａ）少なくとも０．２５秒間、特に少なくとも３秒間、特に少なくとも２０秒間の期間、及び／または（ｂ）最長で１０分間、特に最長で８分間、特に最長で５分間、特に最長で３分間、特に最長で１分間、特に最長で３０秒間、特に最長で１０秒間、特に最長で５秒間、特に最長で３秒間、特に最長で１秒間の期間、行うことを企図することもできる。

【0081】

この短い期間のために、該方法は、大規模生産にも特に良好に適している。

【0082】

任意に、前記期間は、最長で１０分間、特に最長で１分間、特に最長で１０秒間である。

【0083】

例えば、一つの実施形態では、前記期間は、０．１秒間と１０分間との間、特に１秒間と１分間との間、特に２秒間と３０秒間との間である。

【0084】

代替的にまたは追加的に、局所的に発生した転位が、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度を有することを企図することもできる。

【0085】

該方法は、実施が特に簡単であるだけでなく、相応して高い転位密度も可能する。

【0086】

例えば、前記の転位密度は、局所的に発生した転位密度である。他の言い方をすれば：例えば、前記の転位密度は、少なくとも局所的に発生した転位が満たす転位密度である。

【0087】

これは、光の入射及び材料の加熱によって、少なくとも局所的に形成された転位よりも広範囲の転位が生じ、この際、これらのより広範囲の生成した転位は、上記の転位密度の全ては満たさず、従って、局所的に生成された転位には含まれないことを意味することができる。例えば、（対応する転位密度を有する）局所的に生成された転位の周りには、更なる転位が存在し得るが、しかしこれらはより小さい密度を有する。

【0088】

例えば、前記転位密度は、セラミックの１μｍ^２、１ｃｍ^２または１ｍ^２の面積に関連する。より広い面積では、例えば１０個の代表的な箇所でランダムに局所的に密度を試験することができる。

【0089】

代替的にまたは追加的には、以下も企図され得る：
（ｉ）局所的に生成された転位が、セラミック材料の光によって加温された領域内部に存在する；
（ｉｉ）入射光の出力密度が、（ａ）１Ｗ／ｃｍ^２と７５０Ｗ／ｃｍ^２との間、更に好ましくは５Ｗ／ｃｍ^２と１５０Ｗ／ｃｍ^２との間であり、及び／または（ｂ）１０％より良好な、５％より良好な、２％より良好なまたは１％より良好な精度での規定または規定可能な目標値を、５秒間未満、好ましくは２秒間未満、更に好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．５秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満で達成し、そしてその後に安定化される；及び／または
（ｉｉｉ）出力密度及び／または温度プロファイルを、自由に設計できる。

【0090】

すなわち、その結果、セラミック材料の光によって加熱された領域全体は、転位を有する必要はない。及び／またはそれはまた、局所的に生成された設定条件を満たさない転位を有する領域を有する。転位は任意選択事項に過ぎない。本発明は、とりわけ、転位を含まないセラミック製品にも関する。

【0091】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料が、少なくとも一種のセラミック層状複合体、少なくとも一種のセラミックコンポジット材料及び／または少なくとも一種のセラミック粉末を含み、及び／またはフィルム、エンドレステープ、好ましくは直方形または円形のプレス加工品の形で及び／またはソリッドボディとして提供されることも企図され得る。

【0092】

該セラミック原料は、プレス加工品としてまたはソリッドボディとして提供されることで、格別良好にかつ確実に取り扱うことができる。

【0093】

プレス加工品は、例えば、セラミックボディに圧縮された粉末状セラミック材料を含むかまたはそのようなセラミック材料であることができる。

【0094】

本発明の意味でのグリーンボディは、例えばプレスプロセスにより製造される、セラミック粉末からの焼結前の未加工品であることができる。本発明の意味でのグリーンボディは、スリップキャスト法などの流体ベースのプロセスを用いて製造される、焼結前の未加工品であることもできる。本発明の意味でのグリーンボディは、キャストフィルムを用いて製造される、焼結前の未加工品であることもできる。

【0095】

実施形態の一つでは、該セラミック原料はエンドレステープの形で提供され及び／または光源に対して動かされる。それによって、広い表面でも、迅速かつ経済的に、従って迅速かつ低廉に処理、特に焼結することができる。

【0096】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）セラミック原料の厚さは、０．００００５ｍｍと１５．０ｍｍとの間、特に０．００１ｍｍと１０．０ｍｍとの間、特に０．１ｍｍから５ｍｍまで、特に０．５ｍｍと４．０ｍｍとの間である；
（ｉｉ）セラミック原料は、材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／またはＴｉＯ_２を含みまたはからなり、及び／またはセラミック製品はセラミック膜を含むかまたはセラミック膜である；及び／または
（ｉｉｉ）セラミック原料は、以下の材料のうちの一種以上を含む：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；または／及び
（ｅ）銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金を含む群からの一種または複数種の材料；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化四ホウ素。

【0097】

本発明の方法を用いて、焼結工程を、高温下に、非金属無機材料において行うことができる。これは、結晶構造が主として存在しない場合も可能である。それ故、例えば、セラミック繊維またはガラス繊維は、固形で高度に多孔性のブロックへと焼結することができる。一例は、緻密なカバー層を有する高多孔性の埋設ガラス繊維から構成される複合体であり、これは、宇宙船の大気中への再侵入のための熱保護タイルとして使用される。このような部材は、例えばスペースシャトルから知られており、また、例えばスペースＸのスターシップなど、新しい将来の宇宙船にも使用されるであろう。伝熱媒体として照明を使用することで、原料を特に迅速にかつ省エネルギー的に製造することができる。更に、カバー層及びボリュームボディは、異なる方法で加熱することができる。追加的に、製造温度は炉によって限定されず、それ故、より高く選択することができる。それにより、材料の選択を改善することができ、そうして、より高い使用温度が可能になる。

【0098】

好ましい厚さを有するセラミックは、通常の用途に重要である。好ましい厚さを有するセラミックは、単純でかつ非常に入手し易い照明器具を用いて焼結でき、高い転位密度を達成することができる。次に、使用される光によるセラミック材料の加熱は、特に良好にコントロールすることができる。その結果、この方法は、薄いセラミックの製造のために使用されることが好ましい。

【0099】

完成したセラミックの厚さが、セラミック原料の厚さとは異なり得ることは当業者には明らかである。例えば４０％の厚さの減少が焼結工程の間に起こる。

【0100】

一つの実施形態では、セラミック原料の厚さは、特に２０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下、特に１．０ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下、特に０．０２ｍｍ以下、特に０．０１ｍｍ以下、特に０．００５ｍｍ以下である。任意に、厚さは、０．０００２ｍｍ以上、特に０．００２ｍｍ以上、特に０．０１ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上、特に０．１ｍｍ以上、例えば０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、または１．０ｍｍ以上である。例えば、セラミックは、０．００１ｍｍと５ｍｍとの間、とりわけ０．０１ｍｍと２ｍｍとの間の厚さを有することができる。

【0101】

一つの実施形態では、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜を含むことができる。この膜、とりわけ薄膜は、特に上記の厚さを有することができる。

【0102】

代替的にまたは追加的に、セラミック原料の少なくとも一つの表面、とりわけ側面、特に主側面が、光によって特に完全にまたは部分的に照明されることも企図できる。

【0103】

完全な照明によって、該セラミック材料は、一回の操作でも完全に加熱することができ、それによって、全体が処理され、とりわけ焼結され及び／または転位が供されることができる。

【0104】

主側面とは、特に、セラミック原料、例えばプレス加工品またはソリッドボディの面積が最も広い側面のことと理解されるべきである。

【0105】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）光を、並行に及び／または順次的に、特に入射する光に対してセラミック材料を相対的に特に連続的に移動させつつ、セラミック原料の複数の領域、とりわけ表面領域上に入射し、それによって、セラミック製品における複数の局所的な箇所に並行にまたは順次的に転位が生成される。
（ｉｉ）加熱された領域における照射によって、四角形であるかまたはユーザーによってそれらの形を自由に選択可能に設計できる、規定の幾何学的形状、とりわけ大きな表面積を有する幾何学的形状が形成される；
（ｉｉｉ）照射は、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満、好ましくは０．０１秒間未満、更に好ましくは１ミリ秒間未満、なお更に好ましくは０．１ミリ秒間未満の遅れを用いて９０％超短縮することができる、及び／または照射をオフにすることによって、１０Ｋ／秒間超、更に好ましくは５０Ｋ／秒間超、なお更に好ましくは２００Ｋ／秒間超の冷却速度が達成される；及び／または
（ｉｖ）温度プロファイルを、局所的にまたは／及び経時的に様々にコントロールすることができる。

【0106】

入射を並行に行う場合は、例えば、複数の光源を使用することができる。それより、大きな表面積を素早く処理、とりわけ加熱することができ、及び／または速い加熱速度でさえ、大きな表面積にわたって及び／もしくはその下にあるボリューム領域にわたって達成することができる。

【0107】

代替的にまたは追加的に、セラミック材料に生じた温度プロファイルが、温度勾配及び／または転位密度パターンが得られるように局所的に変化するように、入射を行うことも企図され得る。そのためには、例えば、出力密度を局所的に変化させることができる。

【0108】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）光が、可視波長範囲または非可視波長範囲、特にＵＶ範囲または可視範囲の波長を有し、とりわけこのような波長のみを有し、
（ｉｉ）光が、少なくとも一つの光源、とりわけ少なくとも一つの発光ダイオード、少なくとも一つのＸｅ閃光ランプ、少なくとも一つのレーザー、少なくとも一つのＵＶランプ、少なくとも一つの中圧ＵＶ放射器及び／または少なくとも一つの金属蒸気ランプ、少なくとも一つハロゲンランプ、少なくとも一つの赤外線放射器を含む少なくとも一つの光源によって照射される、
（ｉｉｉ）光が、光学系によってセラミック原料に向けて指向され及び／または、特に加熱されている領域に、収束される、及び／または
（ｉｖ）光が、表面で及び／または表面に隣接するボリューム領域内でセラミック原料を加熱する。

【0109】

光が複数の光源から入射される場合、各々の光源は、特に個々のタイプの光源であることができる。

【0110】

光が外部から入射されそしてセラミック原料の表面に当たることで、表面に隣接するボリューム領域も非常に確実に加熱される。

【0111】

この際、光を、とりわけ平坦なセラミックの場合には、上から、下から及び両側から入射することができる。代替的に、光は、一つの側からだけ入射することができる。この際、光が照射されない側は、オープンであるかまたは覆われていることができるか、または鏡が供されていることができる。水平または垂直な配向での実施、並びに任意の角度が可能である。

【0112】

光源は、特に、一つ以上の発光ダイオード、一つ以上のレーザー（とりわけ２００ｎｍから７００ｎｍまで、例えば３００ｎｍから６００ｎｍまで、または４００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲の波長を有するもの）、一つ以上のＸｅ閃光ランプ（とりわけ、準連続式マルチパルス作動での一つ以上のＸｅ閃光ランプ）、一つ以上のＵＶランプ、とりわけ一つ以上の中圧ＵＶ放射器、及び／または一つ以上の金属蒸気ランプ、あるいは一つ以上のハロゲンランプ、また赤外放射器を有する。

【0113】

本発明は、光源としてレーザーを用いて実現できる。例えば、ニュアンスを有するパターンを形成できるように、レーザーを、他の光源に対し追加的に及び／または同時に使用することもできる。

【0114】

しかしながら、レーザーの利点の一つは、これは光を強く集束できる点にあり、これにより、レーザー光源が典型的には最適化される。しかし、これは、同時に処理できる面積を小さくする。それ故、レーザー光線は、本発明において使用するためには、特に、先ず広幅化するのがよい。この際、特にダイオードレーザー、特に複数のダイオードからのダイオードレーザー、とりわけダイオードスタックが、均一な強度分布で使用される。

【0115】

こうして、本発明を用いることにより、広い表面領域を同時にかつほぼ均質に照射することができる。それによって、広い表面を迅速にかつ経済的に処理することができる。とりわけ、こうして、エンドレステープを迅速にかつ有利に処理することができる。

【0116】

上記課題は、第二の観点による本発明により、
装置、とりわけ（ｉ）（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造のための、（ｉｉ）本発明の第一の観点による方法を実施するための、及び／または（ｉｉｉ）本発明の第一の観点による方法を遂行するように設計されている装置であって、
－セラミック原料を保持するための少なくとの一つの保持部、及び
－前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料に対し光を入射するための少なくとも一つの光源、
を含み、
この際、特に、前記装置は、前記セラミック原料を少なくとも部分的に加熱しそしてそれによってセラミック製品が生成されるように、光を前記セラミック原料に対し入射するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む、
前記装置が提供されることによって解消される。

【0117】

前記絶縁材は、必要なプロセス時間での照明に対してでさえ十分に安定しているべきである。

【0118】

前記絶縁材の熱伝導率は、１４００℃で、例えば４００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）未満、高くとも５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも１０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも２Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、高くとも０．５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、または高くとも０．２５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることができる。絶縁材の熱伝導率は、例えば、少なくとも０．０１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、少なくとも０．０５Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、少なくとも０．１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、または少なくとも０．２Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることができる。

【0119】

絶縁材の密度は、例えば、０．０５から０．２５ｇ／ｃｍ^３までの範囲、とりわけ０．１０から０．１５ｇ／ｃｍ^３までの範囲、例えば約０．１２ｇ／ｃｍ^３であることができる。

【0120】

絶縁材は、１４００℃の温度において、セラミック原料及び／またはセラミック製品からの好ましくは最大でも５０Ｗ／ｃｍ^３、最大でも１５Ｗ／ｃｍ^３、または最大でも５Ｗ／ｃｍ^３の熱流を可能にする。

【0121】

無重力状態での実施の場合は、土台、及びそれ故、絶縁材は必要ない。

【0122】

絶縁材としては、例えば、セラミックウールまたは膨張グラファイト（英語：「ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ」）を使用することができる。膨張グラファイトが特に好ましい、というのも、これは、セラミックウールほどにはセラミックと反応しないからである。

【0123】

有利な絶縁材の一つは、貴金属を含むかまたは貴金属からなることもできる。特に高融点貴金属が好ましい。絶縁材は、例えば、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、オスニウム、レニウム、タングステン、タンタル、モリブデン、ハフニウム及びこれらの二種以上の合金からなる群から選択される、材料を含むかまたはこのような材料からなる。イリジウム及び白金並びにこれらの合金が特に好ましい。就中特に好ましいものはイリジウムである。絶縁材は、とりわけ、ウール、ネット及び／またはフィルムの形で存在することができる。

【0124】

絶縁材は、好ましくは、一種以上の貴金属、膨張グラファイト、セラミックウール、とりわけ酸化アルミニウム、及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含む。

【0125】

絶縁材は、０．２５から５．０ｃｍまで、０．５から３．０ｃｍまで、０．７５から２．５ｃｍまで、または１．０から２．０ｃｍまでの範囲の厚さを有する。絶縁材の厚さは、例えば、少なくとも０．２５ｃｍ、少なくとも０．５ｃｍ、少なくとも０．７５ｃｍ、または少なくとも１．０ｃｍであることができる。絶縁材の厚さは、例えば、最大でも５．０ｃｍ、最大でも３．０ｃｍ、最大でも２．５ｃｍ、または最大でも２．０ｃｍであることができる。

【0126】

絶縁材は、ガス膜の形でも実現できる。とりわけ、絶縁はガス膜を含むことができるかまたはガス膜からなることができる。例えば、ガスは金属板中の穴を通して流れて、そうしてガス膜が形成され、その上に、セラミックが浮遊する。

【0127】

絶縁材は、特に均質な温度分布を保証し、これにも再び特に均質な材料特性が伴う。更に、絶縁材は、比較的低い出力密度での該方法の実施を可能にする、というのも、意図しないエネルギー損失を回避できるかまたは少なくとも劇的に減少できるからである。よりによって膨張グラファイトが特に好適であることは驚くべきことである。炉内での慣用の焼結のためには膨張グラファイトは適していない、というのも、これは完全に燃焼してしまうであろうからである。しかしながら、膨張グラファイトは、本発明の短い焼結時間及び比較的低い出力密度には優れて耐える。絶縁性土台としては、その上にセラミックが浮遊するガス膜も使用できる。土台を通して排出される熱量は、温度が変化する時は動的な量である。目的温度が何秒間も保持される場合には、４００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する１ｃｍ厚の銅土台は、約６０００Ｗ／ｃｍ^２を放出することができる。それに対して、０．４Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するセラミックウールは、６．４Ｗ／ｃｍ^２しか放出できなかった。絶縁材を通る熱流は、照射出力密度のほんの一部であり、他方で、金属製土台は、数倍の望ましくない熱流を可能にする。

【0128】

特に比較的長い露光の場合のエネルギー効率を更に改善するためには、焼結の間のセラミックから発せされる熱放射は、ミラーシステムを用いてセラミック上に反射させることができる。この目的のためには、例えば、放射状にまたは楕円状に形成された及び／もしくは金でコーティングされた鏡を使用することができる。

【0129】

本発明による装置を用いることで、高い転位密度を有するセラミックを製造することが可能である。それにより、とりわけ、本発明の第一の観点に従う方法を実施することによって、転位を含むセラミックを製造することが可能である。

【0130】

それ故、本発明の第一の観点に関しても先に記載したのと同じ利点及び同じ使用分野が、装置についても該当する。

【0131】

該装置は、一つの実施形態では、複数の光源を含むことができる。装置が複数の光源を含む場合、各々の光源は、特に個々のタイプの光源であることができる。

【0132】

例えば、複数の光源を用いて、（例えばプレス加工品の形で）提供され及び保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料の本発明の第一の観点に関連して記載された照明を実施することができる。代替的にまたは追加的に、該装置は光学系も含むことができる。それにより、材料の照射を調節することができる。該光学系は、レンズ、鏡及び／または類似品を含むことができる。

【0133】

該装置は、代替的にまたは追加的に、コントロール手段も含むことができ、これは、加熱の加熱速度、入射の期間、及び／または照明範囲を確定すること、及び光の入射を、とりわけ加熱速度、期間及び／または照明範囲に関して相応してコントロールすること、とりわけ調整及び／または制御することを可能にするものである。

【0134】

特に好ましい実施形態の一つでは、該方法は、特にフレキシブルな装置によって実現される。例えば靴箱に匹敵する小さなサイズ、及び当該装置の通常のソケット接続を用いた駆動可能性（ドイツでは２３０Ｖ、１６Ａ）は、例えばテーブル上での、歯科技工所での、工芸品工房での、または空気に敏感な材料のために実験室で使用されるグローブボックスでの、費用効果の高い使用を可能にする。

【0135】

使用される光から環境を保護するハウジング内において、発光ダイオードのスタックが中心構成部材として設置される。これらは、交換可能な絶縁材上に設置されたセラミック製品を照明する。これは簡単に取り出すことができ、この簡単な取り出しは引き出し可能な引き出しによって可能になる。

【0136】

発光ダイオードは、好ましくはＵＶ光、好ましくは３７５ｎｍまたは４５０ｎｍの波長を有するＵＶ光を発する。この際、発光ダイオードは、水冷されたヒートシンクに接続されており、ここで、発せられた光は、出力密度を改善するために、マイクロレンズ及びレンズで集束できる。それらは、好ましくはセラミックの上方に配置されており、そして代替的にまたは追加的に、他の角度で取り付けることができる。

【0137】

この際、温度は、適切な高温計で読み出され、ここで、好ましくは、高温計のデータと出力密度との間にはアクティブな制御ループが存在する。

【0138】

発光ダイオードの電力供給系、制御系及び冷却系は、同じハウジング内に収納されていることができるか、または代替的に別個のボックス内に設置することができ、この場合、ケーブル及びホースによる接続が存在する。

【0139】

電力供給系のピーク負荷は、適切なエネルギーバッファによって大きく減少させることができる。８０ｃｍ^２の表面上での５０Ｗ／ｃｍ^２の出力密度のためには、少なくとも４ｋＷの出力が必要である。これは、通常のソケットの最大出力を超える。エネルギーバッファは、例えば８ｋＷを３０秒間にわたって提供でき、次いで、明らかにより少ない出力で数分間で再び充電されることができる。この場合、例えば、通常のオートスターターバッテリーを使用することができ、これは、それが要充電状態になるまで、複数回の照明を可能にする。

【0140】

好ましくは、処理空間は、土台を他の装置により交換できるように設計されている。例えば、絶縁材を有する土台を、気密なチャンバ内で使用することができる。これは、上面で石英ガラス窓を通して光を入射させることができるが、例えばガス（例えば、空気、酸素、アルゴン、窒素またはフォーミングガス）を含む連続的なガス流を用いて、雰囲気を的確に制御できる。石英ガラス板はまた、装置を汚染から保護する。

【0141】

上記課題は、第三の観点に従う本発明により、（転位を含むかまたは含まない）セラミック製品、とりわけ、本発明の第一の観点に従う方法を用いて及び／または本発明の第二の観点に従う装置を用いて製造された及び／または製造可能なセラミック製品、とりわけ少なくとも部分的に焼結された微細構造を有するこのようなセラミック製品が提案されることによって、達成される。

【0142】

該セラミック製品は、とりわけ、焼結された微細構造を含むことができる。該セラミック製品は、例えば、部分的に焼結された微細構造または完全に焼結された微細構造を含むことができる。

【0143】

該セラミック製品は、例えば、１０^５／ｃｍ^２以上、特に１０^６／ｃｍ^２以上、特に１０^７／ｃｍ^２以上、特に１０^８／ｃｍ^２以上、特に１０^９／ｃｍ^２以上、特に１０^１０／ｃｍ^２以上、特に１０^１１／ｃｍ^２以上の密度で、少なくとも局所的な転位を含むことができる。

【0144】

このような高い転位密度を有するセラミック製品は、主として本発明による方法を用いて初めて製造することができる。局所的転位密度は、特に１０^９／ｃｍ^２以上、とりわけ１０^１０／ｃｍ^２以上である。

【0145】

本発明によるセラミック製品は、ナノ孔を含むことができる。これは、とりわけセラミック製品がＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ（英語：“Ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒｃｏｎｉａ”（イットリウム安定化ジルコニア））またはＬｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３を材料として含む場合に、該当する。

【0146】

好ましくは、該セラミック製品は、とりわけ試料厚さが２５０ｎｍである場合に、１００μｍ^２の表面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真で、少なくとも２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも４個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも８個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１０個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１５個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも２０個のナノ孔が存在するような多孔度を有する。ナノ孔の数は、例えば、１００μｍ^２の表面上で及びとりわけ２５０ｎｍの試料厚において、最大でも１５０個のナノ孔、最大でも１００個のナノ孔、最大でも７５個のナノ孔、最大でも５０個のナノ孔、最大でも４０個のナノ孔、または最大でも３０個のナノ孔であることができる。ナノ孔の数は、１００μｍ^２の表面上で及びとりわけ２５０ｎｍの試料厚において、好ましくは２個から１５０個までのナノ孔、４個から１５０個までのナノ孔、８個から１００個までのナノ孔、１０個から７５個までのナノ孔、１２個から５０個までのナノ孔、１５個から４０個のナノ孔までの、または２０個から３０個のナノ孔までの範囲である。

【0147】

ＴＥＭ写真では、二つのタイプのナノ孔を区別することができる。試料厚全体にわたって存在する孔がある。これらの孔は白く見える。他の孔は、試料厚全体にわたっては存在せず、それ故、暗白色（ｌｅｓｓ ｗｈｉｔｅ）乃至淡灰色に見える。ナノ孔の数の本発明による評価のためには、両タイプのナノ孔が計数に入れられる。

【0148】

観測されたナノ孔の数は、試料厚に依存する。とりわけ、可視のナノ孔の数は試料厚と共に多くなる。しかし、事実上ゼロの試料厚においても、孔数それ自体はゼロではない。最小限の薄い層も、依然として最小数の孔を示す。試料厚とは無関係に、ナノ孔の数は、１００μｍ^２の表面上で、好ましくは２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも４個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも８個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１０個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１２個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも１５個のナノ孔、更に好ましくは少なくとも２０個のナノ孔である。２５０ｎｍ試料厚あたりのナノ孔の数は、試料厚とは無関係に、１００μｍ^２の表面上で、例えば最大でも１５０個のナノ孔、最大では１００個のナノ孔、最大でも７５個のナノ孔、最大でも５０個のナノ孔、最大でも４０個のナノ孔、または最大でも３０個のナノ孔であることができる。

【0149】

試料厚全体にわたって存在する孔の観察される数は、試料厚が厚くなるほど減少する。この数がゼロでありかつ同時に、試料厚全体にわたって存在しない多くの孔が観察できる場合には、試料厚は、平均孔径よりも厚いと仮定することができる。これとは逆に、孔の約半分が試料厚全体にわたって存在する場合には、試料厚はおおよそ平均孔径に相当すると結論することができる。更に、厚さ全体にわたって存在しない観察される孔の数は、試料厚と共に連続的に増加する。これとは逆に、試料厚全体にわたって存在する孔が主として観察される場合またはこのような孔のみが観察される場合、試料厚は、平均孔径よりも明らかに薄いと結論することができる。本発明によれば、ナノ孔の数は、２５０ｎｍの試料厚をベースに記載される。試料厚の表示は、セラミック製品がその厚さを有することを意味するものではない。そうではなく、「試料厚」という記載は、試験した試料の厚さを指す。試料厚は、セラミック製品の厚さよりも明らかに薄くすることができる。試料は、とりわけ、集束イオンビームで薄片を切り出すか、または機械的研磨とその後のアルゴンイオンによる薄膜化によって、該セラミック製品から得ることができる。

【0150】

ナノ孔数の定量化のためには、ナノ孔の数は、それぞれサイズが少なくとも５０μｍ^２の５つの画像部分で決定される。１００μｍ^２あたりの試料のナノ孔数は、前記の５つの画像部分の対応する値の平均値として決定される。一つの画像部分における１００μｍ^２あたりのナノ孔数の決定のためには、この画像部分が、１００μｍ^２のサイズを有している必要はない。該画像部分は、１００μｍ^２超のサイズまたは１００μｍ^２未満のサイズも有することができる。１００μｍ^２あたりのナノ孔数は、容易に計算により外挿することができる。例えばサイズが５０μｍ^２の一つの画像部分において８個のナノ孔が認められる場合、この画像部分には１００μｍ^２あたりでは１６個のナノ孔があることになる。例えばサイズが２００μｍ^２の一つの画像部分において１２個のナノ孔が認められる場合、この画像部分には１００μｍ^２あたりでは６個のナノ孔があることになる。

【0151】

ナノ孔は、より大きな孔に平行に存在することができる。しかし、より大きな孔を有する多孔性は望ましくなく、好ましくは最小化される。これに対して、ナノ孔は驚くべき利点を供する。

【0152】

ナノ孔には、様々な利点、例えばとりわけＴｉＯ_２の場合に、電気伝導性の改善、及び／またはとりわけＹＳＺの場合に、イオン伝導性の改善と結びつく。イオンまたは電気伝導性は、同じ組成を有するが、但しナノ多孔性を持たないセラミックと比べて、例えば１０％以上高められ得る。

【0153】

強誘電体製品、例えばＢａＴｉＯ_３では、分極及び歪みに関しての古典的ヒステリシス曲線の変化を観察することができる。外部電場を印加することによって、強誘電体製品において電荷の中心が整列する。セラミック製品の自発分極及び歪みをもたらす同一配向の領域、いわゆるドメインが生じ、これは次いで技術的に利用可能である。自発分極は、ソーヤータワー（Ｓａｗｙｅｒ ａｎｄ Ｔｏｗｅｒ）測定回路を用いて測定され、歪みは、光学式変位センサーを用いて同時に測定される。

【0154】

電場を更に高めると、飽和分極に達する。これは、電界強度を弱めると、電界強度がゼロの時に残留分極にまで低下し、そして逆向きの電場を印加すると反転可能であり、その結果、強誘電体製品の特性を本質的に決定するヒステリシスループが生じる。本発明によるセラミック製品は、好ましくは、同じ粉末の従来技術に従い焼結された試料と比べてより高い飽和分極を示す。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、好ましくは少なくとも１０％、更に好ましくは少なくとも２０％、更に好ましくは少なくとも３０％、更に好ましくは少なくとも４０％上回る。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば最大で１００％、最大で８０％、最大で７０％または最大で６０％上回る。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば１０％から１００％、２０％から８０％、３０％から７０％、または４０％から６０％上回ることができる。

【0155】

セラミックＢａＴｉＯ_３についての「従来技術に従う焼結」とは、本発明では、１分間あたりで１０ケルビンの加熱及び冷却速度を用いた、１２２０℃で５時間の酸素中での焼結のことと理解される。「従来技術に従う焼結」とは、本発明では、より一般的には、１分間あたりで１から２００ケルビンまでの範囲の加熱及び冷却速度を用いた、慣用の炉中での９０％超の密度までの焼結のことと理解される。比較は、好ましくは、比較用セラミックの粒度が２倍超異ならない場合に好適である。

【0156】

本発明によるセラミック製品は、とりわけ、１２μＣ／ｃｍ^２超の飽和分極を有する。更に好ましくは、本発明によるセラミック製品の飽和分極は、少なくとも１４μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１５μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１６μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１７μＣ／ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１７．５μＣ／ｃｍ^２である。飽和分極は、例えば最大でも５０μＣ／ｃｍ^２、最大でも４０μＣ／ｃｍ^２、最大でも３０μＣ／ｃｍ^２、最大でも２５μＣ／ｃｍ^２、最大でも２０μＣ／ｃｍ^２、または最大でも１８．５μＣ／ｃｍ^２であることができる。飽和分極は、好ましくは＞１２から５０μＣ／ｃｍ^２まで、１４から４０μＣ／ｃｍ^２まで、１５から３０μＣ／ｃｍ^２まで、１６から２５μＣ／ｃｍ^２まで、１７から２０μＣ／ｃｍ^２まで、または１７．５から１８．５μＣ／ｃｍ^２までの範囲である。飽和分極に関してこの段落に記載した値は、とりわけ、セラミック製品がＢａＴｉＯ_３を含むかまたはからなる場合に該当する。

【0157】

歪みを比較すると、本発明によるセラミック製品が、比較用試料と比べてかなりより狭いヒステリシス曲線を示す点が目立つ。これは、本質的により小さな保磁力（歪みが最小）のために、参照試料よりも切り替えがより簡単であり、それ故、例えばアクチュエータの用途により関心が持たれる。

【0158】

本発明によるセラミック製品の保磁力は、好ましくは、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の最大でも５０％、更に好ましくは最大で４０％、更に好ましくは最大で３０％、更に好ましくは最大で２５％である。本発明によるセラミック製品の保磁力は、例えば、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の少なくとも２％、少なくとも５％、少なくとも１０％または少なくとも１５％であることができる。本発明によるセラミック製品の保磁力は、例えば、従来技術に従い焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の２％から５０％まで、５％から４０％まで、１０％から３０％まで、または１５％から２５％までであることができる。

【0159】

保磁力は、本発明によるセラミック製品では、好ましくは０．００５から＜０．１９ｋＶ／ｍｍまで、０．０１から０．１５ｋＶ／ｍｍまで、０．０２から０．１０ｋＶ／ｍｍまで、または０．０３から０．０５ｋＶ／ｍｍまでの範囲である。保磁力は、好ましくは０．１９ｋＶ／ｍｍ未満、更に好ましくは最大でも０．１５ｋＶ／ｍｍ、更に好ましくは最大でも０．１０ｋＶ／ｍｍ、更に好ましくは最大でも０．０５ｋＶ／ｍｍである。保磁力は、例えば、少なくとも０．００５ｋＶ／ｍｍ、少なくとも０．０１ｋＶ／ｍｍ、少なくとも０．０２ｋＶ／ｍｍ、または少なくとも０．０３ｋＶ／ｍｍであることができる。保磁力に関してこの段落に記載した値は、とりわけ、セラミック製品がＢａＴｉＯ_３を含むかまたはからなる場合に該当する。

【0160】

本方法によって、生じるドメイン構造に対して顕著な影響を持つ欠陥を導入することができる。これは、図１７及び１８のドメイン構造の変化から明らかである。ドメイン壁密度は、例えば８００℃でのエージングステップの前は低い一方で、その後は目に見えて高くなる。変化は、強誘電体製品の特性に多くの影響を及ぼす。８００℃でのエージング及びそれに伴うドメイン構造の微細化によって、セラミック製品の歪みを増大させることができる。これは、エージングされた試料を、図１９の元の試料と比較することによって明らかである。そこに示される歪みの推移は、例９に記載のように測定した。唯一の例外は周波数であり、ここでは２０Ｈｚである。

【0161】

本発明によるセラミック製品の歪みは、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の歪みを、好ましくは少なくとも１５％、更に好ましくは少なくとも２５％、更に好ましくは少なくとも５０％、更に好ましくは少なくとも７０％上回る。本発明によるセラミック製品の歪みは、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の歪みを、例えば最大で１５０％、最大で１２５％、最大で１００％または最大で９０％上回ることができる。本発明によるセラミック製品の飽和分極は、同じ組成の従来技術に従い焼結されたセラミック製品の飽和分極を、例えば１５％から１５０％、２５％から１２５％、５０％から１００％、または７０％から９０％上回ることができる。

【0162】

セラミック製品の歪みは、好ましくは＞０．０７％から０．２０％まで、０．０７５％から０．１７５％まで、０．１０％から０．１５％まで、０．１１％から０．１４％まで、または０．１２％から０．１３％までの範囲である。セラミック製品の歪みは、好ましくは０．０７％超、更に好ましくは少なくとも０．０７５％、更に好ましくは少なくとも０．１０％、更に好ましくは少なくとも０．１１％、更に好ましくは少なくとも０．１２％である。セラミック製品の歪みは、例えば最大でも０．２０％、最大でも０．１７５％、最大でも０．１５％、最大でも０．１４％、または最大でも０．１３％であることができる。

【0163】

とりわけＢａＴｉＯ_３では、二つのタイプのドメイン、すなわち９０°ドメイン及び１８０°ドメインが生じ得る。本発明によるセラミック製品は、好ましくは高いドメイン壁密度を有する。それによって、多くの強誘電体及び誘電体特性を調整できる。高いドメイン壁密度は、例えば、歪みの増加に寄与し得る。

【0164】

それ故、本発明の第一の観点に関しても先に記載したのと同じ利点及び同じ使用分野が、該セラミック製品についても該当する。

【0165】

例えば、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜の形で存在することができる。機能性セラミックは、例えば燃料電池、電解セル、センサー、固体バッテリー、ガス分離膜、アクチュエータまたはキャパシタ中で薄膜として使用される。とりわけ、これらの薄膜は、多層として積層されていることができ、また金属電極などのレイヤーも含むことができる。

【0166】

本発明による製品は、特に、燃料電池、電解セル、センサー及び／または固体バッテリー中で使用することができる。

【0167】

代替的にまたは追加的に、以下も企図され得る：
（ｉ）セラミック製品の厚さは、０．００００５ｍｍと２０ｍｍとの間であり、この際、セラミック製品はセラミック膜を含むかもしくはセラミック膜であり、及び／またはセラミック製品は材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／またはＴｉＯ_２を含むかまたはからなる；及び／または
（ｉｉ）セラミック製品は、以下の材料のうちの一種以上を含む：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素。

【0168】

セラミック材料は、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＹＳＺ、Ｌｉ_０．３Ｌａ_０．７ＴｉＯ_３及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含むかまたはからなることができる。

【0169】

好ましい厚さを有するセラミックは、通常の用途に重要である。

【0170】

一つの実施形態では、セラミック原料の厚さは、特に２０ｍｍ以下、特に１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下、特に０．０５ｍｍ以下である。任意に、厚さは、０．００１ｍｍ以上、特に０．００５ｍｍ以上、特に０．０１ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上、特に０．１ｍｍ以上である。例えば、セラミックは、０．００１ｍｍと２０ｍｍとの間、とりわけ０．００５ｍｍと１５ｍｍとの間、０．１から１０．０ｍｍまで、０．２から８．０ｍｍまで、０．５から６．０ｍｍまで、または１．０から５．０ｍｍまで、例えば２．０から４．０ｍｍまでの厚さを有することができる。

【0171】

一つの実施形態では、該セラミック製品は、膜、とりわけ薄膜を含むことができる。この膜、とりわけ薄膜は、特に上記の厚さを有することができる。

【0172】

セラミック製品は、とりわけ、粒度勾配、テクスチャ、高い耐熱性、格別均質な材料特性、及び／またはナノ多孔性を有することができる。

【0173】

粒度は、例えば、一つの方向で、５０μｍ未満では３倍超、好ましくは２０μｍ未満で５超、好ましくは１０μｍ未満では１５倍超、変化でき、そして同時に、直交方向では、二倍未満変化することができる。好ましくは、粒度は、とりわけ図４に示されるように、グラジエント状に、またはとりわけ図７に示されるように、段階的に変化することができる。好ましくは、粒度の差は１００倍を超えない。

【0174】

多孔度は、例えば、５μｍ未満が５％未満、とりわけ開口多孔度がないものから、１５％強、とりわけ開口した浸透性多孔度まで移り変わることができる。

【0175】

テクスチャは、粒子の１５％超が、主軸から１５°未満の偏差で、好ましくは粒子の２０％超が主軸から１０°未満の偏差で整列されると有意であり得る。

【0176】

本発明のセラミック製品は、層状複合体、とりわけ複数のレイヤーを有する層状複合体であることもできる。

【0177】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むまたはからなる層状複合体にも関する。

【0178】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むかまたはからなるキャパシタにも関する。

【0179】

本発明は、本発明のセラミック製品を含むかまたはからなる固体バッテリーにも関する。

【0180】

本発明は、キャパシタもしくは固体バッテリーとしてまたはキャパシタもしくは固体バッテリー中での、本発明のセラミック製品の使用にも関する。

【0181】

試験
本発明の方法は、任意に、非常に高い密度の転位を可能にする。類別のために、各々記載の結果を有する以下の試験が本発明者らによって行われた：（１．）セラミックカップの単純な焼結は、１０^５／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（２．）機械的変形は、１０^８／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（３．）閃光焼結は、１０^１０／ｃｍ^２までの転位密度をもたらした。（４．）提案される該方法は、任意に、１０^１０／ｃｍ^２以上のオーダーの転位密度さえも達成することができる。転位密度は、温度プロファイルの最適化によって改善することができる。

【0182】

本発明の更なる特徴及び利点は、本発明の好ましい実施形態が概略的な図面に基づいて説明されている以下の記載から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0183】

【図1】側面から見た場合の、本発明の第二の観点による装置。

【図2】図１の装置に使用されるセラミック材料。

【図3】透視図で示した本発明の第二の観点による更に別の装置。

【図4】粒度勾配を有するセラミック製品の光学顕微鏡写真。

【図5】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図6】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図7】テクスチャ及び急な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図8】テクスチャの定量化の図示。

【図9】二つのセラミック原料から製造されたセラミック製品の電子顕微鏡写真。

【図10】本発明の方法を用いて製造された多層型キャパシタの電子顕微鏡写真。

【図11】本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線。

【図12】本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線。

【図13】透視図で示した本発明の第二の観点による更に別の装置。

【図14】ナノ孔を有するセラミック製品の透過型電子顕微鏡画像。

【図15】セラミック製品４３及び参照試料４５の電場依存性分極曲線。

【図16】セラミック製品４７及び参照試料４９の電場依存性歪み曲線。

【図17】エージング前の、ピエゾモードでのセラミック製品の原子間力顕微鏡画像。

【図18】エージング後の、ピエゾモードでのセラミック製品の原子間力顕微鏡画像。

【図19】エージングの前（５１）及び後（５５）のセラミック製品の並びに参照試料５３の電場依存性歪み曲線。

【図20】本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの透過型電子顕微鏡写真。

【実施例】

【0184】

例１：圧縮されたＳｒＴｉＯ_３粉末からなるグリーンボディ
９９．９９％純度のＳｒＴｉＯ_３でできた円板形グリーンボディを、１ｍｍの厚さ及び６．４ｍｍの直径で、７００ＭＰａの圧力下に圧縮する。粉末の初期粒度は約４００ｎｍである。次いで、このグリーンボディを、一つの側から、好ましくは上から照射する。下側では、前記グリーンボディは、非常に多孔性の酸化アルミニウムウールの薄い（例えば１ｃｍ～２ｃｍ厚）の層上にまたはその代わりに、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた１ｃｍもしくは２ｃｍ厚の層上にある。

【0185】

前記の照射により、前記グリーンボディは、１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの加熱速度で、１８７５℃の焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱し、そしてその温度で２５秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後に、好ましくは６秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から１０００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ハロゲンランプ、ＵＶ中圧ランプまたは赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは１７０Ｗ／ｃｍ^２である。

【0186】

転位密度は、好ましくは、暗視野透過型電子顕微鏡または電子チャネリングコントラストイメージング（ＥＣＣＩ）を用いて検査することができる。

【0187】

例２：
材料としてのＢａＴｉＯ_３でできたフィルムを、フィルムキャスティングによって製造する。この際、平均粒度は、２５０ｎｍ以下である。先ず、バインダーを焼尽する。焼結温度より明らかに低い温度を要し及び、多くの場合に、分間（ｍ）から時間（ｈ）までの範囲の期間を要する温度プロファイルは、対応するバインダーについて従来技術から既知である。このステップは、慣用の炉の代わりに、任意に、照射を用いて実施することもでき、この際、出力密度は、低く、例えば８０％低く選択される。バインダーが焼尽されると直ぐに、フィルムは、照明により焼結温度に加熱される。

【0188】

照明の間、前記フィルムは、例えば、反射性表面の上で、薄いガス膜上に浮遊することができるか、またはその代わりに、１ｃｍ厚の膨張グラファイト層上に存在でき、そして上から照明することができる。代替的に、フィルムを垂直に吊り下げ、それを二つの側から照射することができ、この際、出力密度は両側から印加する。この際、横方向の測定は、光源のサイズによってのみ制限される。とりわけ、フィルムを光源に対して、または光源をフィルムに対して移動させることができる。それによって、温度プロファイルまたは出力密度は、追加的に、移動プロファイルによって調節することができる。好ましくは、フィルム及び光源の相対的移動は、連続テープの処理を可能にする。

【0189】

フィルムは、４００Ｋ／秒の照射によって、１１５０℃から１５５０℃までの焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱され、そしてこの温度に３０秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後は、好ましくは６秒間未満、例えば２秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から９００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ＵＶ中圧ランプ、ハロゲンランプ、または赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは約９２Ｗ／ｃｍ^２である。

【0190】

例３：
土台に対する横方向に異なる熱接触によって、粒度勾配を生成した。この際、照射は均一であった。代替的に、土台に対する熱接触も均一であり得、そして放射線は変化し得るか、または熱接触も、照射も変化し得る。

【0191】

９９．９９％純度のＴｉＯ_２でできた約１５０μｍの厚さを有するグリーンボディを圧縮した。これを、銅土台上に配置し、この際、接触は、一つまたは複数の小さな点でのみ存在した。それによって、これらの領域が冷却され、この際、浮遊している領域では、明らかにより少ない熱放出が起こった。これらの領域では、粒度は、より低温の領域に向かう勾配を伴ってかなりより大きい。照明は、４５０ｎｍの波長のダイオードレーザースタックを用いて、２００Ｗ／ｃｍ^２で１０秒間、行った。

【0192】

図４は、粒度勾配を持つ相応して生成されたセラミック製品を示す。

【0193】

例４：
セラミックの表面上及び内部の異なる温度プロファイルによって、粒度勾配及びテクスチャを生成した。９９．９９％純度のＴｉＯ_２でできた約１５０μｍの厚さを有するグリーンボディを圧縮した。この異なる温度プロファイルは、２０ミリ秒間の期間の４３５０Ｗ／ｃｍ^２の範囲の第一の出力密度、及びその後の、１０秒間の期間の１００Ｗ／ｃｍ^２の範囲の第二の出力密度を有する経時的出力密度プロファイルによって生成された。第一の照明ステップでは、温度は、ボリュームではなく表面だけに達するために、絶縁は必要なかった。第二の照明ステップでは、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた約２ｃｍ厚の層を絶縁性土台として使用した。

【0194】

この例では、図５、６及び７に示すように、約２０μｍの厚さ及び約１５μｍの粒度を有する表面上のほぼ完全に緻密な層、並びにその下にある、明らかなにより小さな粒子及び非常に大きな多孔度を有するより厚手の層が生じる。この際、第一の処理ステップ後の破断面を示す図７では、粒子の大部分が、層の全厚にわたって延在することがわかる。更に、この層中の粒子は、テクスチャと称される主配向を有する。このテクスチャは、電子線後方散乱回折法（英語：「ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」）によって５０００個以上の粒子について決定した。これは、図８において示されそして定量化されている。代替的に、定量化は、特定の配向範囲の確率によって表すことができ、ここでは、これには、１００軸からの１５°未満の偏差を有する配向について１６％の確率が決定された。

【0195】

更に、第二の照明ステップによって、前記の緻密な層の下に、多孔性の層が、残りの全厚にわたって生じた。これは、好ましくは、ガス透過性である開口の多孔度を特色とし、この層は機械的完全性を有する。

【0196】

格別な特徴の一つは、緻密な層と多孔性層とのこの組み合わせが、事前は完全に均質なグリーンボディから製造できる点である。更に、短くかつ強力な照明ステップ（ここでは第一のステップ）を、より長期間でかつより強度の低い照明ステップの間に行うことができ、それによって、全体的な処理は、一度に、例えば１０秒間以下で行うことができる。

【0197】

例５：
本発明の方法を用いて、二つの層で一緒に粉末として圧縮された二つのセラミック原料、すなわちＴｉＯ_２及びＢａＴｉＯ_３を、一緒に焼結してセラミック製品とした。鮮明な境界面が得られた。図９は、相応して生成されたセラミック製品を示す。

【0198】

例６：
本発明の方法を用いて多層型キャパシタを製造した（図１０参照）。この多層型キャパシタは、セラミックＢａＴｉＯ_３と白金電極の薄いレイヤーとからなる。ＢａＴｉＯ_３からなるレイヤーは、フィルムキャスティングによって製造し、ここで、白金電極はスクリーン印刷（英語：「ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ」）によって製造した。フィルムキャスティングに必要なバインダー材料は、慣用の炉中で中程度の温度で焼尽した。次いで、前記未加工部材を、膨張グラファイトからなる約２ｃｍ厚の絶縁材上に載せ、そして上から照明した。出力密度は、５秒間は４７Ｗ／ｃｍ^２であり、その後、２０秒間は７５Ｗ／ｃｍ^２であり、その後、更に１０秒間は４７Ｗ／ｃｍ^２であった。

【0199】

図１０は、部材厚に沿う研磨された横断面を示す。

【0200】

例７：
例７は、本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の様々な温度－時間推移である。

【0201】

図１１には、入射光の吸収の温度依存性を示す。高温度では、より長い波長がより強く吸収される。温度の経時的推移は、先ず約８００℃の温度において温度プラトーが形成し始め、また温度上昇の顕著な遅延が伴うことを示す。８００℃を超える転移点に達すると直ぐに、ほぼ１６００℃までの大幅な温度上昇が起こった。転移点未満の温度では、材料による光の吸収は比較的少ない。８００℃を超えると、入射光が明らかにより強く吸収される。この例は、リチウムイオン伝導性Ｌｉ_６．４Ｌａ_３Ｚｒ_１．４Ｔａ_０．６Ｏ_１２セラミックでできた１ｍｍ厚の圧縮された粉末について行った。

【0202】

これに対して、図１２は、入射光の吸収の顕著な温度依存性のない試料の温度－時間推移を示す。この温度曲線は、例１の実験で記録した。

【0203】

例８：
９９．９９％純度のＴｉＯ_２粉末でできた円板形グリーンボディを、１ｍｍの厚さ及び６．４ｍｍの直径で、７００ＭＰａの圧力下に圧縮する。粉末の初期粒度は約３００ｎｍである。次いで、このグリーンボディを、一つの側から、好ましくは上から照明する。下側では、前記グリーンボディは、非常に多孔性の酸化アルミニウムウールの薄い（例えば１ｃｍ～２ｃｍ厚）の層上にまたはその代わりに、約０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する膨張グラファイトでできた１ｃｍもしくは２ｃｍ厚の層上にある。

【0204】

前記の照明により、前記グリーンボディは、１００Ｋ／秒から５００Ｋ／秒までの加熱速度で、１６００℃の焼結温度に、またはそれ未満でかつ付近の温度に、またはそれ超の温度に加熱し、そしてその温度で１０から３０秒間保持する。この際、好ましくは、温度は、前記焼結温度を１５℃未満下回るかまたは上回る。更に、前記焼結温度は、加熱後に、好ましくは６秒間未満で安定化される。その後、照明を止め、そしてグリーンボディを再び室温に冷却する。この際、この冷却は、前記焼結温度から１０００℃未満まで、３秒間未満で行われる。照明のためには、好ましくは、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタック、Ｘｅ閃光ランプ、ハロゲンランプ、ＵＶ中圧ランプまたは赤外ランプが使用される。前記焼結温度では、出力密度は、４５０ｎｍの波長を有するダイオードレーザースタックを用いた場合には好ましくは１１５から１３５Ｗ／ｃｍ^２である。

【0205】

ナノ多孔度は、好ましくは、透過型電子顕微鏡を用いて、または走査型電子顕微鏡における研磨された表面の顕微鏡画像において検査することができる。図１４は、透過型顕微鏡画像を示し、それにはナノ孔を見ることができ、そして個々が標示されている。この際、符号３９は、観察された試料厚全体にわたって存在する孔を標示している。観察される孔の総数は、このタイプの孔の数より少なくなることはできない。この際、符号４１は、観察された試料厚の一部にわたってのみ存在する孔を標示する。

【0206】

例９：
図１５及び１６からの強誘電体特性。

【0207】

ＢａＴｉＯ_３粉末を、化学理論量的に秤量したＴｉＯ_２（９９．９％）及びＢａＣＯ_３（９９．９５％）から慣用の固相合成を用いて８８５℃で４時間か焼した。これらの原材料は、事前にアトライターミル及びその後に遊星ボールミルで粉砕した。これらの試料を例８に記載のように圧縮し、次いで、参照試料を、酸素中、１２２０℃で５時間、１分間あたりで１０ケルビンの加熱及び冷却速度で焼結した。他の試料を、記載の方法に従い、８００Ｗ／ｃｍ^２未満の出力密度を有するキセノン閃光ランプを用いて１５秒間照射した。

【0208】

分極及び歪みのヒステリシス曲線を、分極についてはソーヤータワーの測定回路を用いて、及び歪みについては光学変位センサーを用いて並行して測定した。更に、測定は、１．５ｋＶ／ｍｍまたは－１．５ｋＶ／ｍｍの電界強度までバイポーラで行った。図１５及び１６は、１００Ｈｚの周波数を用いて測定した。符号４３及び４７で標示した実線は、キセノン閃光ランプで焼結した試料の測定された分極及び歪みを表し、符号４５及び４９は参照試料の分極及び歪みを表す。

【0209】

例１０：
図１７～１９からのドメイン構造の影響。

【0210】

例１０では、それぞれ一つの参照試料を従来技術により及び試料をキセノン閃光ランプを用いて焼結した。本発明によるセラミックは、８００℃でのエージングステップで後処理し、ここで、加熱及び冷却速度は５Ｋ／分であった。他の全ての合成パラメータは、例８及び９に見ることができる。次いで、粒度が１５μｍ、６μｍ、３μｍ、１μｍ及び０．２５μｍの粒度のダイヤモンドペーストを用いて試料を研磨し、次いで、数時間、振動研磨した。

【0211】

ＢａＴｉＯ_３では、二つのタイプのドメイン、すなわち９０°ドメイン及び１８０°ドメインが生じる。両方とも図１７に見ることができる。しかし、元の試料のドメイン壁の間隔は、８００℃でエージングしたものと比べて明らかに短い点が注目される。より大きなドメイン壁密度ほど、多くの強誘電体及び誘電体特性を変化させることを仮定することができる。例えば、高められたドメイン壁密度は、図１９における歪みの上昇に寄与し得ることを仮定することができる。

【0212】

代替的に、ドメイン構造は、図２０に示されるように透過型電子顕微鏡を用いても可視化することができる。
［図面の詳細な説明］
図１は、本発明の第二の観点による装置１を示す。

【0213】

装置１は、保持部３を有し、これは、粉末状セラミック原料５を保持する。ここでは、保持部３は土台であり、その上にセラミック材料５が置かれる。このセラミック材料５は直方形のまたはフィルム状のグリーンボディである。

【0214】

更に装置１は光源７を有する。光源７はハロゲンランプであり、これは、赤外波長範囲の光を発する。

【0215】

このためには、装置１は、本発明の第一の観点による方法を実施するように設計されている。

【0216】

このためには、光源７の光９は、セラミック材料５の表面領域１１ａに入射される。表面領域１１ａの材料及びその下にあるボリューム領域は、それにより加熱及び焼結される。この際、加熱は素早く行われ、すなわち、焼結後に得られるセラミック製品中に、任意に局所的に、高い密度の転位をそこで生成できるような高加熱速度で行われる。すなわち、これらの任意に局所的に生成される転位は、加熱領域中に存在する。

【0217】

次いで、光源７の光９がセラミック材料５の表面領域１１ｂ上に入射し、そしてまったくそれに対応してそこでもセラミック材料５が焼結され、そして任意に高い転位密度が生じるように、光の入射を変化させる。光の入射のこの変化は、例えば、図１には示されていないコントール及び制御ユニットを用いて行われ、これは、一つ以上のセンサー、例えば温度センサー及び光学センサーを有することができる。

【0218】

次いで、セラミック材料５を、その時に製造されたセラミック製品の形で取り出すことができる。

【0219】

図２は、（図２には示されていない）保持部３によって保持されたセラミック材料５の上面図を示す。そこには両表面領域１１ａ及び１１ｂが記載されており、それらは、識別し易くするために、プレス加工品５の縁から隔てて示されている。すなわち、このセラミック材料５は、最初は表面領域１１ａで、次いで領域１１ｂにおいて、光の入射によって順次的に加熱される（より正確に言えば、当然ながら、なかでも、下にある材料のボリューム領域）。

【0220】

この場合、この際は光の入射は、いわば表面領域１１ａから表面領域１１ｂへと移行するが、他の実現も可能である。

【0221】

例えば、表面領域１１ａ及び１１ｂ上には光を同時に入射することができる。これは、第二の光源を使用することによって、または光源７の光を広幅化することによってである。

【0222】

例えば、グリーンボディ５は、光円錐９に対して相対的に連続的に移動させることもできる。その時、相対的に見ると、グリーンボディ５を光円錐９に向けて移動させることができ、それ故、一定時間後に、表面領域１１ａ内で照明されていることができる。相対的な移動を止めている間、グリーンボディ５は一定時間後に表面領域１１ｂ内で照明されていることができ、次いで、グリーンボディ５を、相対的に見て、光円錐９の外に再び移動させることができる。

【0223】

図３は、本発明の第二の観点による装置の一つの実施形態を示し、そこでは、フィルム形態のセラミック材料５は、照明に対して相対的に移動させられる。とりわけ、エンドレステープの形のセラミック材料５を使用でき、この場合、セラミック材料５は層複合体であることもできる。

【0224】

一方のまたは両方の側に、同じまたは（図３において企図形されるように）異なるタイプの光源１３が設置されていることができる。光は、各々の光源１３に適切な光学系１５によって、セラミック材料５の方に向けられる。この際、図３には、ビーム経路１７及び照明域１９は概略的に描かれている。

【0225】

この際、温度プロファイルは、各々の照明域１９の形成、強度の経時的変化によって、及びビーム経路１７のまたは光源１３の相対的移動、及びセラミック材料によって、個別にコントロールされる。更に、温度プロファイルは、重なり合うようにも使用することができる複数の照明域の使用によって、最適化することができる。

【0226】

図４は、粒度勾配を持つセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。左側には、１００μｍの範囲の直径を有する大きな粒度が認められる。右側には、明らかにより小さな粒度が認められる。スケールバーは約２５０μｍである。

【0227】

図５及び６は、段階的な密度勾配を有するセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。緻密な表面層の下には、多孔性のボリュームが存在する。スケールバーは図５では１００μｍであり、図６では５０μｍである。

【0228】

図７は、図５及び６のセラミック製品への前駆体である、表面だけが処理されたセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。破断面が示されている。ここでは、緻密な層の粒子は、層厚全体にわたって存在することは明らかである。

【0229】

図８は、同様に図５及び６に示されている二酸化チタンのテクスチャの定量化を示す。粒子の結晶構造が一定の方向に配向される確率が示されている。円の中央にあるのは、１００方向である。円の縁では、配向は１００方向から９０°異なっており、ここで、二つの直交方向Ａ１及びＡ２が記載されている。黒色の線は、或る配向確率が存在する各々の領域を区切っている。これらの線は、それぞれ、統計的確率（英語：「ｔｉｍｅｓ ｒａｎｄｏｍ」）の倍数の数値を表す。外側から内側への方向に、これらの線の値は、０．７１：１：１．４１：２：２．８３及び４である。

【0230】

図９は、二つのセラミック原料から製造されたセラミック製品の電子顕微鏡写真を示す。鮮明な境界を認めることができる。スケールバーは５μｍである。

【0231】

図１０は、本発明の方法を用いて製造された多層型キャパシタの電子顕微鏡写真を示す。セラミック部分間には、金属製の導電性構造を認めることができる。スケールバーは２００μｍである。

【0232】

図１１及び１２は、本発明の方法を用いたセラミック製品の製造の温度－時間曲線を示す。５００℃から３０００℃までの温度範囲用の高温計から構成される、温度測定のために使用したデバイスでは、５００℃未満の温度は検出できなかった。それ故、この曲線において、＜５００℃の温度では、常に５００℃の値が示されている。

【0233】

前記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面に開示される特徴は、個々にだけでなく、任意の組み合わせでも、本発明にとってそれの様々な実施形態において本質的である得る。

【0234】

図１３は、本発明の第二の観点による装置を示す。

【0235】

この装置は、電力供給系、エネルギーバッファ、制御技術及び水冷系を含み、これらはハウジング２１内に収納されることができる。これは、ケーブル及びホースを用いて、別の遮光ハウジング２５に接続することができ、その中には、発光ダイオード及びセラミック材料が存在する。

【0236】

発光ダイオード２７はできるだけ密に配置され、そして電力供給系の他に、水冷されたヒートシンクと接続されている。発光ダイオード２７の配置は、セラミック材料２９の簡単な交換のために装置の上方に設置されている。これは、交換可能な絶縁材３１から構成され、その上には、セラミック材料３３を載せることができる。

【0237】

ハウジング２５は、例えば通風機による冷却系３５を有することができる。更に、この装置は高温計３７を有することができ、これは、セラミックの表面の温度を読み取ることができる。

【0238】

図１４は、例８に記載のナノ孔を有する本発明に従い製造されたＴｉＯ_２の適切な透過型電子顕微鏡写真を示す。ナノ孔３９及び４１は、図１４に例示的に標示されている。ナノ孔３９は、観察された試料厚全体にわたって存在することができる。代替的に、ナノ孔４１も、試料厚の一部のみを占めることができる。スケールバーは２μｍである。

【0239】

図１５は、本発明によるセラミック製品４３についての電場に依存する分極のヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料４５も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0240】

図１６は、本発明によるセラミック製品４３についての電場に依存する歪みのヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料４５も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0241】

図１７は、エージングステップを用いずに製造された本発明によるセラミックのピエゾモードでの原子間力顕微鏡画像を示す。四角形の画像の一辺の長さは１０μｍである。コントラストは、伝導性原子間力顕微鏡チップのたわみによって作り出される。交流電圧を印可することによって、逆圧電効果を利用してドメイン構造を描写する。

【0242】

図１８は、エージングステップの後の本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの、ピエゾモードにおける原子間力顕微鏡写真を示す。

【0243】

図１９は、図１６と同様に、エージングステップを経ていない（５１）並びにエージングステップを経た（５５）、本発明によるセラミック製品についての電場に依存する歪みのヒステリシス曲線を示し、この場合、ＢａＴｉＯ_３であり、及び参照試料５３も同様にＢａＴｉＯ_３である。

【0244】

図２０は、例９に記載した本発明によるＢａＴｉＯ_３セラミックの透過型電子顕微鏡写真を示す。ナノ多孔性及びドメインの両方が確認される。

【0245】

本願は特許請求の範囲に記載の発明に係るものであるが、本願の開示は以下も包含する：
１．セラミックの製造方法であって、セラミック原料上に光を入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それにより、セラミック製品を生成することを含み、この際、光の入射は、少なくとも０．１ｍｍ ^２ の表面積に対し及び／または前記セラミック原料の表面積のうちの２０％超に対し同時に行い、及び入射される光の出力密度は８００Ｗ／ｃｍ ^２ 未満である、前記方法。
２．セラミック原料の前記の部分的な加熱が、（ａ）１Ｋ／秒以上、特に１０Ｋ／秒以上、特に１００Ｋ／秒以上、特に１０００Ｋ／秒以上、（ｂ）１００００Ｋ／秒以下、特に５０００Ｋ／秒以下、特に１０００Ｋ／秒以下、及び／または（ｃ）１０Ｋ／秒と５０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と２０００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１５００Ｋ／秒との間、特に１００Ｋ／秒と１０００Ｋ／秒との間の加熱速度で行われる、前記１．に記載の方法。
３．光の入射によるセラミック原料の加熱、とりわけ部分的な加熱が、（ａ）少なくとも０．１秒間、少なくとも０．５秒間、少なくとも１秒間、特に少なくとも５秒間、特に少なくとも２０秒間、及び／または（ｂ）最長で１０分間、特に最長で８分間、特に最長で５分間、特に最長で３分間、特に最長で１分間、特に最長で３０秒間、特に最長で１０秒間、特に最長で５秒間、特に最長で３秒間、特に最長で１秒間の期間、行われる、前記１．または２．に記載の方法。
４．局所的な転位が、１０ ^５ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^６ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^７ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^８ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^９ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^１０ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^１１ ／ｃｍ ^２ 以上の密度で生成される、前記１．～３．のいずれか一つに記載の方法。
５．前記１．～４．のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）局所的に生成される転位が、セラミック材料の光によって加熱された領域内に存在し；
（ｉｉ）入射される光の出力密度が、（ａ）１Ｗ／ｃｍ ^２ と７５０Ｗ／ｃｍ ^２ との間、更に好ましくは２５Ｗ／ｃｍ ^２ と１７５Ｗ／ｃｍ ^２ との間であり、及び／または（ｂ）規定のまたは規定可能な目標値が、５秒間未満で５％より良好な、好ましくは２秒間未満で２％より良好な、更に好ましくは０．５秒間未満で１％より良好な精度で達成され、その後に安定化され、
及び／または
（ｉｉｉ）出力密度及び／または温度プロファイルを自由に設計できる、
前記方法。
６．セラミック原料が、少なくとも一種のセラミック層状複合材、少なくとも一種のセラミックコンポジット材料及び／もしくは少なくとも一種のセラミック粉末を含み、及び／またはフィルム、エンドレステープ、プレス加工品、特に直方形のプレス加工品の形で及び／もしくはソリッドボディとして提供される、前記１．～５．のいずれか一つに記載の方法。
７．前記１．～６．のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）セラミック原料の厚さが、０．００００５ｍｍと２０ｍｍとの間、特に０．００１ｍｍと１０ｍｍとの間、特に０．１ｍｍと５ｍｍとの間、特に０．５ｍｍと４．０ｍｍとの間であり；
（ｉｉ）セラミック原料が材料としてＳｒＴｉＯ _３ 及び／もしくはＴｉＯ _２ を含むかまたはからなり、及び／またはセラミック製品がセラミック膜を含むかまたはセラミック膜であり；
及び／または
（ｉｉｉ）セラミック原料が、以下の材料：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）次のものを含む群からの一種以上の材料：シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素；
のうちの一種以上を含む、
前記方法。
８．セラミック原料の少なくとも一つの表面、とりわけ側面、特に主側面が、光によって、特に完全にまたは部分的に照明される、前記１．～７．のいずれか一つの記載の方法。
９．前記１．～８．のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）とりわけ入射する光に対してセラミック材料を、相対的に、特に連続的に移動させながら、光をセラミック原料の複数の領域、とりわけ表面領域に対し並行に及び／または順次的に入射し、それによって、並行にまたは順次的に、複数の局所的な箇所に転位をセラミック製品において生成し；
（ｉｉ）加熱域における照射によって、四角形であるかまたはユーザーによってそれらの形を自由に選択可能に設計できる、規定の幾何学的形状、とりわけ大きな表面積を有する幾何学的形状を形成し；
（ｉｉｉ）照射を、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満、好ましくは０．０１秒間未満、更に好ましくは１ミリ秒間未満、更に好ましくは０．１ミリ秒間未満の遅れをもって、９０％超減少させ、及び／または照射を止めることによって、１０Ｋ／秒超、更に好ましくは５０Ｋ／秒超、更に好ましくは２００Ｋ／秒超の冷却速度が達成される；
及び／または
（ｉｖ）温度プロファイルを、局所的にまたは／及び経時的に様々にコントロールすることができる、
前記方法。
１０．前記１．～９．のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）光が、可視波長範囲または非可視波長範囲、とりわけＵＶ範囲または可視範囲の波長を有し、特に、このような波長のみを有し、
（ｉｉ）光が、２００から７００ｎｍまでの範囲の波長を含み、特にこのような波長のみを有し、
（ｉｉｉ）光が、少なくとも一つの光源、とりわけ少なくとも一つの発光ダイオード、少なくとも一つのレーザー、Ｘｅ閃光ランプ、少なくとも一つのハロゲンランプ、少なくとも一つのＵＶランプ、少なくとも一つの中圧ＵＶ放射器、及び／または少なくとも一つの金属蒸気ランプ、少なくとも一つの赤外放射器を含む少なくとも一つの光源によって放射され、
（ｉｖ）光が、光学系によってセラミック原料に指向され、及び／もしくは特に加熱されている領域に収束される、
及び／または
（ｖ）光が、セラミック原料を、その表面で及び／または表面に隣接するボリューム領域内で加熱する、
前記方法。
１１．セラミック原料において及び／またはセラミック製品において、少なくとも１８００℃の温度が達成される、前記１．～１０．のいずれか一つに記載の方法。
１２．光の更に別の入射を追加的に含み、ここで前記光の更に別の入射が、少なくとも１５００Ｗ／ｃｍ ^２ の出力密度及び最長で５０ミリ秒間の期間で行われる、前記１．～１１．のいずれか一つに記載の方法。
１３．エージングステップを含み、このステップでは、セラミック製品は、３００℃から１０００℃までの範囲の温度で、少なくとも１０秒間の期間、維持される、前記１．～１２．のいずれか一つに記載の方法。
１４．８００℃から１００℃までの温度範囲における冷却速度が、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、１秒間あたり最大で１ケルビンである、前記１．～１３．のいずれか一つに記載の方法。
１５．装置、とりわけ、（ｉ）（転位を含むかまたは含まない）セラミックの製造のための、（ｉｉ）前記１．～１４．のいずれか一つに記載の方法を実施するための、及び／または（ｉｉｉ）前記１．～１４．のいずれか一つに記載の方法を実施するように設計されている、装置であって、
－セラミック原料を保持するための少なくとも一つの保持部、及び
－前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料に対し光を入射するための少なくとも一つの光源、
を含み、
特に、光をセラミック原料上に入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それによって、セラミック製品を生成するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む、前記装置。
１６．絶縁材の熱伝導率が、１４００℃で最大で１０Ｗ／（ｍ ^＊ Ｋ）である、前記１５．に記載の装置。
１７．前記１５．または１６．に記載の装置であって、
ａ．発光ダイオードがヒートシンク上に搭載され、及び任意に、とりわけ使用した光から環境を保護する扱いやすいハウジング内でセラミック材料を照明するように、マイクロレンズ及び／またはレンズを備え、
ｂ．光出力が少なくとも５Ｗ／ｃｍ ^２ を達成することができ、
ｃ．処理空間がモジュール式に設計されており、及び／または交換可能な絶縁材を有し、及び／または温度を高温計で読み取ることができ、及び／または光源が、石英ガラス板によってセラミック材料から隔離されている、
ｄ．エネルギーバッファが、電気的接続負荷が３．６ｋＷ未満である場合であっても、３ｋＷ超の光出力を可能にする、及び／または
ｅ．追加的にまたは代替的に、発光ダイオードを配置するために、レーザーダイオードスタックが使用される、
前記装置。
１８．絶縁材が、ウール、ネット及び／またはフィルムの形で存在する、前記１５．～１７．のいずれか一つに記載の装置。
１９．絶縁材が、一種以上の貴金属、膨張グラファイト、酸化アルミニウム及びこれらの二種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、前記１５．～１８．のいずれか一つに記載の装置。
２０．絶縁材が、０．２５から５．０ｃｍまでの範囲の厚さを有する、前記１５．～１９．のいずれか一つに記載の装置。
２１．絶縁材がガス膜を含む、前記１５．～２０．のいずれか一つに記載の装置。
２２．とりわけ前記１．～１４．のいずれか一つに記載の方法及び／または前記１５．～２１．のいずれか一つに記載の装置を用いて製造される及び／または製造可能な、セラミック製品。
２３．前記２２．に記載のセラミック製品であって、
（ｉ）セラミック製品の厚さが、０．０００５ｍｍと２０ｍｍとの間であり、ここで、セラミック製品はセラミック膜を含むかまたはセラミック膜であり、及び／またはセラミック製品が、材料としてＳｒＴｉＯ _３ 及び／もしくはＴｉＯ _２ を含むかもしくはからなり；（ｉｉ）セラミック製品が、次の材料の一種以上、すなわち：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
または／及び
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素、
を含み：
（ｉｉｉ）セラミック製品が、１０ ^５ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^６ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^７ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^８ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^９ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^１０ ／ｃｍ ^２ 以上、特に１０ ^１１ ／ｃｍ ^２ 以上の密度で少なくとも局所的に転位を含み；
及び／または
（ｉｖ）セラミック製品が、粒度勾配、テクスチャ、高い耐熱性、もしくは／及び均質な材料特性を有する、
前記セラミック製品。
２４．前記２２．または２３．に記載のセラミック製品であって、
ａ．粒度が、５０μｍ未満では一つの方向に５倍超変化し、及び粒度が、直行方向では二倍未満変化し、
ｂ．多孔度が、５μｍ未満は５％未満、とりわけ開口多孔度がないものから、１５％超、とりわけ開口した浸透性多孔度を有するものまで変移し、及び／または
ｃ．粒子の１５％超が、主軸からの１５°未満の偏差で方向づけされている、
前記セラミック製品。
２５．複数のレイヤーを有する層状複合材である、前記２２．～２４．のいずれか一つに記載のセラミック製品。
２６．透過型電子顕微鏡写真において、１００μｍ ^２ の表面上で少なくとも４個のナノ孔が存在するような多孔度を有する、前記２２．～２５．のいずれか一つに記載のセラミック製品。
２７．セラミック製品の飽和分極が、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の飽和分極を少なくとも１０％上回る、前記２２．～２６．のいずれか一つに記載のセラミック製品。
２８．セラミック製品の保磁力が、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の保磁力の最大で５０％である、前記２２．～２７．のいずれか一つに記載のセラミック製品。
２９．セラミック製品の歪みが、従来技術により焼結された同じ組成のセラミック製品の歪みを少なくとも１５％上回る、前記２２．～２８．のいずれか一つに記載のセラミック製品。

【符号の説明】

【0246】

１ 装置
３ 保持部
５ セラミック材料
７ 光源
９ 光
１１ａ、１１ｂ 表面領域
１３ 光源
１５ 光学系
１７ ビーム経路
１９ 照明域
２１ 電力供給系、エネルギーバッファ、制御技術及び水冷のためのハウジング
２３ ケーブル及びホースの接続
２５ 遮光性ハウジング
２７ 水冷式ヒートシンクを備えた発光ダイオードの配置
２９ セラミック材料及び絶縁材の簡単な交換のための装置
３１ 交換可能な絶縁材
３３ セラミック材料
３５ 冷却
３７ 高温計
３９，４１ ナノ孔
４３ 光焼結された試料の分極
４５ 参照試料の分極
４７ 光焼結された試料の歪み
４９ 参照試料の歪み
５１ エージング前の歪み
５３ 参照例の歪み
５５ エージング後の歪み

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックの製造方法であって、セラミック原料上に光を入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それにより、セラミック製品を生成することを含み、
－光の入射は、前記セラミック原料の表面積のうちの２０％超に対し同時に行い、
－入射される光の出力密度は１０Ｗ／ｃｍ ^２ と７５０Ｗ／ｃｍ ^２ との間、更に好ましくは２０Ｗ／ｃｍ ^２ と２００Ｗ／ｃｍ ^２ との間であり、
－前記光は、２００から７００ｎｍまでの、更に好ましくは３００から５００ｎｍまでの範囲の波長を有し、及び
－前記セラミック原料は、絶縁材によって、保持部に対し熱的にデカップリングされている、
前記方法。

【請求項2】

セラミック原料の前記の部分的な加熱が、
（ａ）１Ｋ／秒以上、特に１０Ｋ／秒以上、特に１００Ｋ／秒以上、特に１０００Ｋ／秒以上、及び／または
（ｂ）１００００Ｋ／秒以下、特に５０００Ｋ／秒以下、特に１０００Ｋ／秒以下、
の加熱速度で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

光の入射によるセラミック原料の加熱、とりわけ部分的な加熱が、
（ａ）少なくとも０．１秒間、少なくとも０．５秒間、少なくとも１秒間、特に少なくとも５秒間、特に少なくとも２０秒間、及び／または
（ｂ）最長で１０分間、特に最長で８分間、特に最長で５分間、特に最長で３分間、特に最長で１分間、特に最長で３０秒間、特に最長で１０秒間、特に最長で５秒間、特に最長で３秒間、特に最長で１秒間、
の期間、行われる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記セラミック原料が吸光性添加剤を含まない、請求項１～３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項5】

セラミック原料が、少なくとも一種のセラミック層状複合材、少なくとも一種のセラミックコンポジット材料及び／もしくは少なくとも一種のセラミック粉末を含み、及び／またはフィルム、エンドレステープ、プレス加工品、特に直方形のプレス加工品の形で及び／もしくはソリッドボディとして提供される、請求項１～４のいずれか一つに記載の方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）セラミック原料の厚さが、０．００００５ｍｍと２０ｍｍとの間、特に０．００１ｍｍと１０ｍｍとの間、特に０．１ｍｍと５ｍｍとの間、特に０．５ｍｍと４．０ｍｍとの間であり；
（ｉｉ）セラミック原料が材料としてＳｒＴｉＯ_３及び／もしくはＴｉＯ_２を含むかまたはからなり、及び／またはセラミック製品がセラミック膜を含むかまたはセラミック膜であり；及び／または
（ｉｉｉ）セラミック原料が、以下の材料：
（ａ）任意のセラミック材料、とりわけ、結晶構造を有する非金属系無機材料；
（ｂ）ペロブスカイト構造、スピネル構造、閃亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造、塩化ナトリウム構造またはフッ化物構造を有するセラミック；
（ｃ）チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、チタン酸ランタンリチウム、ジルコン酸ランタンリチウム、タンタル酸ランタンリチウム、酸化コバルトリチウム、酸化マンガンリチウム、酸化マンガンニッケルリチウム及び／または酸化アルミニウムをベースとし、各々、任意のドープ用添加剤及び／または焼結添加剤並びに複数のこれらの材料の混合物を含む、セラミック；
（ｄ）任意の金属；
（ｅ）次のものを含む群からの一種以上の材料：銀、リチウム、パラジウム、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニオブ、クロム、バナジウム、イリジウム、タンタル、オスミウム、レニウム、モリブデン、タングステン、マグネシウムまたは複数のこれらの金属からなる合金；
（ｆ）主として結晶構造を有さず、焼結プロセスを用いてその形状を得る任意の非金属系無機材料；
（ｇ）次のものを含む群からの一種以上の材料：シリケート繊維、ホウケイ酸塩ガラス及びケイ化ホウ素；
のうちの一種以上を含む、
前記方法。

【請求項7】

セラミック原料の少なくとも一つの表面、とりわけ側面、特に主側面が、光によって完全に照明される、請求項１～６のいずれか一つの記載の方法。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）照射によって、加熱域において、四角形であるかまたはユーザーによってそれらの形を自由に選択可能に設計できる、規定の幾何学的形状、とりわけ大きな表面積を有する幾何学的形状を形成し；
（ｉｉ）照射を、１０秒間未満、好ましくは１秒間未満、更に好ましくは０．１秒間未満、好ましくは０．０１秒間未満、更に好ましくは１ミリ秒間未満、更に好ましくは０．１ミリ秒間未満の遅れをもって、９０％超減少させ、及び／または照射を止めることによって、１０Ｋ／秒超、更に好ましくは５０Ｋ／秒超、更に好ましくは２００Ｋ／秒超の冷却速度が達成される；及び／または
（ｉｉｉ）温度プロファイルを、局所的にまたは／及び経時的に様々にコントロールすることができる、
前記方法。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一つに記載の方法であって、
（ｉ）光が、２００から７００ｎｍまでの範囲の波長のみを有し、
（ｉｉ）光が、少なくとも一つの光源、とりわけ少なくとも一つの発光ダイオード、少なくとも一つのレーザー、Ｘｅ閃光ランプ、少なくとも一つのハロゲンランプ、少なくとも一つのＵＶランプ、少なくとも一つの中圧ＵＶ放射器、及び／または少なくとも一つの金属蒸気ランプ、少なくとも一つの赤外放射器を含む少なくとも一つの光源によって放射され、
（ｉｉｉ）光が、光学系によってセラミック原料に指向され、及び／もしくは特に加熱されている領域に収束される、及び／または
（ｉｖ）光が、セラミック原料を、その表面で及び／または表面に隣接するボリューム領域内で加熱する、
前記方法。

【請求項10】

光の更に別の入射を追加的に含み、ここで前記光の更に別の入射が、少なくとも１５００Ｗ／ｃｍ^２の出力密度及び最長で５０ミリ秒間の期間で行われる、請求項１～９のいずれか一つに記載の方法。

【請求項11】

エージングステップを含み、このステップでは、セラミック製品は、３００℃から１０００℃までの範囲の温度で、少なくとも１０秒間の期間、維持される、請求項１～１０のいずれか一つに記載の方法。

【請求項12】

８００℃から１００℃までの温度範囲における冷却速度が、少なくとも１００Ｋの間隔にわたって、１秒間あたり最大で１ケルビンである、請求項１～１１のいずれか一つに記載の方法。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか一つに記載の方法を実施するように設計されている、装置であって、
－セラミック原料を保持するための少なくとも一つの保持部、及び
－前記保持部に保持されたまたは保持可能なセラミック原料に対し光を入射するための少なくとも一つの光源、
を含み、
特に、光をセラミック原料上に入射して、このセラミック原料を少なくとも部分的に加熱し、それによって、セラミック製品を生成するように設計されており、及び前記保持部は絶縁材を含む、前記装置。

【請求項14】

絶縁材の熱伝導率が、１４００℃で最大で１０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）である、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

請求項１３または１４に記載の装置であって、
ａ．発光ダイオードがヒートシンク上に搭載され、及び任意に、とりわけ使用した光から環境を保護する扱いやすいハウジング内でセラミック材料を照明するように、マイクロレンズ及び／またはレンズを備え、
ｂ．光出力が少なくとも１０Ｗ／ｃｍ^２を達成することができ、
ｃ．処理空間がモジュール式に設計されており、及び／または交換可能な絶縁材を有し、及び／または温度を高温計で読み取ることができ、及び／または光源が、石英ガラス板によってセラミック材料から隔離されている、及び／または
ｅ．追加的にまたは代替的に、発光ダイオードを配置するために、レーザーダイオードスタックが使用される、
前記装置。

【請求項16】

絶縁材がガス膜を含む、請求項１３～１５のいずれか一つに記載の装置。

【国際調査報告】