▶ ユニバーシティ オブ メリーランド， カレッジ パークの特許一覧
(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】2024-04-02
(54)【発明の名称】高温焼結炉システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
F27B 9/40 20060101AFI20240326BHJP
F27B 9/36 20060101ALI20240326BHJP
F27B 9/24 20060101ALI20240326BHJP
F27B 9/30 20060101ALI20240326BHJP
F27D 11/02 20060101ALI20240326BHJP
F27D 9/00 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
F27B9/40
F27B9/36
F27B9/24 E
F27B9/30
F27D11/02 A
F27D9/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023559045
(86)(22)【出願日】2022-03-25
(85)【翻訳文提出日】2023-11-15
(86)【国際出願番号】 US2022021915
(87)【国際公開番号】W WO2022204494
(87)【国際公開日】2022-09-29
(31)【優先権主張番号】63/166,941
(32)【優先日】2021-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＪＡＶＡ
(71)【出願人】
【識別番号】520159592
【氏名又は名称】ユニバーシティ オブ メリーランド， カレッジ パーク
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フー，リアンビン
(72)【発明者】
【氏名】ワン，シージェン
(72)【発明者】
【氏名】ジャオ，シンペン
(72)【発明者】
【氏名】シエ，フア
【テーマコード（参考）】
4K050
4K063
【Ｆターム（参考）】
4K050AA04
4K050BA07
4K050CA05
4K050CC07
4K050CD06
4K050CG09
4K050EA07
4K063AA07
4K063AA12
4K063AA15
4K063BA04
4K063BA16
4K063CA01
4K063EA02
4K063FA03
4K063FA04
4K063FA18
(57)【要約】
焼結炉は、ハウジングと、１つ以上の加熱要素と、搬送アセンブリとを有することができる。各加熱要素は、ハウジング内に配置することができ、加熱領域に熱衝撃温度プロファイルを与えることができる。１つ以上の前駆体をその上に有する基板は、搬送アセンブリによって、ハウジングの入口を通って加熱領域に移動させることができ、ここで、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度にさらされる。次いで、搬送アセンブリは、１つ以上の焼結材料をその上に有する基板を加熱領域からハウジングの出口を通って移動させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下を含む焼結炉であって：内部容積と、前記内部容積への入口と、前記内部容積からの出口とを画定するハウジングと；
前記入口と前記出口との間の前記ハウジングの前記内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、加熱領域を温度プロファイルに供するように構築されている加熱要素と；
１つ以上の基板を前記ハウジング、前記ハウジングの内部、および前記ハウジングの外部に移動させるように構成された搬送アセンブリと；
少なくとも１つの前記加熱要素および前記搬送アセンブリに動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、以下のことを行わせる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体とを備え、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに；
(ａ) 前記搬送アセンブリを介して、１つ以上の前駆体をその上に有する第１の基板を、前記入口を通って前記加熱領域に移動させ；
(ｂ) 少なくとも１つの前記加熱要素を介して、前記加熱領域内の前記第１の基板を、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度にさらし；そして
(ｃ) 前記搬送アセンブリを介して、前記加熱領域から前記出口を通って、１つ以上の焼結材料を上に有する前記第１の基板を移動させる制御システムと、
を備える焼結炉。
【請求項2】
少なくとも１つの前記加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらの任意の組合せから形成されるジュール加熱要素を含む、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項3】
少なくとも１つの前記加熱要素は、シートまたはフィルムとして形成される、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項4】
各加熱要素について：それぞれの前記加熱要素の第１の端部に結合された第１の導電性固定具；
それぞれの前記加熱要素の前記第１の端部の反対側にある第２の端部に結合された第２の導電性固定具；
前記第１の導電性固定具に結合され、前記第１の導電性固定具およびそれぞれの前記加熱要素の前記第１の端部にクランプ力を印加する第１の金属クリップ；
前記第２の導電性固定具に結合され、それぞれの前記加熱要素の前記第２の導電性固定具および前記第２の端部にクランプ力を印加する第２の金属クリップと、
を備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項5】
前記第１の導電性固定具、前記第２の導電性固定具、またはそれらの両方は、１つ以上のグラファイトプレートを備え；前記第１の金属クリップ、前記第２の金属クリップ、またはそれらの両方は、銅被覆を有する銅クリップまたはステンレス鋼クリップを備え；
または上記のものの任意の組合せを含む、請求項４に記載の焼結炉。
【請求項6】
電流源と、前記電流源を前記第１および前記第２の金属クリップに結合する電気配線と、を更に備え、
前記制御システムは、前記電流源に動作可能に結合され、前記コンピュータ可読記憶媒体は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、前記電流源を制御させて、前記電気配線を介して、少なくとも１つの前記加熱要素に電流パルスを印加して、前記第１の基板を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、請求項４に記載の焼結炉。
【請求項7】
前記電気配線は、高融点金属を含むか、または前記電気配線は、タングステンで形成される、請求項６に記載の焼結炉。
【請求項8】
前記入口と前記出口との間の前記ハウジング内の移動長さと前記加熱領域の長さとの比は、少なくとも１００：１であり；前記加熱領域の容積に対する前記内部容積の容積の比は、少なくとも１００：１であり；
または上記の両方である、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項9】
移動長さと加熱領域の長さの比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲であり；前記加熱領域の体積に対する前記内部体積の体積の比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲内であり；
または上記の両方である、請求項８に記載の焼結炉。
【請求項10】
前記第１の温度は、１０００～３０００℃であり；前記第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
前記第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
前記第１の期間の開始時に、前記第１の温度への加熱速度は、少なくとも１０２℃／ｓであり；
前記第１の期間の終わりに、前記第１の温度からの冷却ランプ速度は、少なくとも１０３℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項11】
前記第１の基板は、ポリマーを含み、前記コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上の前記プロセッサによって実行されたときに前記制御システムが、前記（ｂ）の前に、
(ｄ)前記ハウジング内の少なくとも１つの前記加熱要素または別の加熱要素を介して、前記第１の基板のポリマーを炭化するように、前記第１の基板を前記第１の温度未満の温度にさらすよう、追加の命令を記憶する、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項12】
前記第１の基板は、ポリマーを含み、前記コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上の前記プロセッサによって実行されたときに前記制御システムが、前記（ａ）の前に、
(ｄ)少なくとも１つの外部加熱要素を介して、前記第１の基板のポリマーを炭化するように、前記第１の基板を前記第１の温度未満の温度にさらすよう、追加の命令を記憶する、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項13】
前記（ｄ）の温度は、２００℃未満である、請求項１１または１２に記載の焼結炉。
【請求項14】
前記（ｄ）の期間の持続時間は、前記（ｂ）の前記第１の期間の持続時間よりも長い、請求項１１または１２に記載の焼結炉。
【請求項15】
前記搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の搬送ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項16】
前記搬送アセンブリは、前記加熱領域の前に配置され、前記第１の基板をコンベヤベルトから分離し、前記第１の基板を前記加熱領域に搬送するように構成された１つ以上の第１の搬送ローラと、
前記加熱領域の後に配置され、前記第１の基板を前記加熱領域から前記コンベヤベルトに搬送するように構成された１つ以上の第２の搬送ローラと、を備える、請求項１５に記載の焼結炉。
【請求項17】
前記コンベヤベルトは、前記加熱領域の周囲または下方を通過する、請求項１６に記載の焼結炉。
【請求項18】
１つ以上の前記支持ローラは、１つ以上の金属を含み；１つ以上の前記支持ローラは、ステンレス鋼で形成され；
１つ以上の前記搬送ローラは、１つ以上の耐火金属を含み；
１つ以上の前記搬送ローラは、タングステンで形成され；
前記コンベヤベルトは、カーボンで形成され；
または上記の任意の組み合わせである、請求項１５に記載の焼結炉。
【請求項19】
少なくとも１つの前記加熱要素は、前記加熱領域内で前記第１の基板を支持するように配置された第１の加熱要素を備え、前記第１の加熱要素は、伝導を介して前記第１の基板を加熱するように構成される、請求項１６に記載の焼結炉。
【請求項20】
前記第１の基板を実質的に水平方向に支持する第１の位置と前記第１の基板が前記加熱領域から摺動するように水平に対して傾斜した第２の位置との間で第１の加熱要素を移動させるよう構成された搬送アクチュエータをさらに備える、請求項１９に記載の焼結炉。
【請求項21】
前記搬送アクチュエータは、耐火性セラミックを含むか、または前記搬送アクチュエータは、炭化物から形成される、請求項２０に記載の焼結炉。
【請求項22】
少なくとも１つの前記加熱要素は、前記加熱領域において前記第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；前記第２の加熱要素は、前記第１の基板から遠位の第３の位置と、前記第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり；
前記第２の加熱要素は、伝導を介して前記第１の基板を加熱するように構成される、請求項１５に記載の焼結炉。
【請求項23】
少なくとも１つの前記加熱要素は、前記加熱領域において前記第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；前記第２の加熱要素は、前記第１の基板から遠位の第３の位置と前記第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり；
前記第２の加熱要素は、放射を介して前記第１の基板を加熱するように構成される、請求項１５に記載の焼結炉。
【請求項24】
前記第４の位置において、前記第２の加熱要素と前記第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲である、請求項２３に記載の焼結炉。
【請求項25】
前記第２の加熱要素は、１つ以上の変位ガイドを備える、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の焼結炉。
【請求項26】
１つ以上の前記変位ガイドは、耐火性セラミックを含み、または１つ以上の前記変位ガイドは、炭化物から形成される、請求項２５に記載の焼結炉。
【請求項27】
前記ハウジング内のプラテンと、前記プラテンに結合された圧縮アクチュエータと、をさらに備え、
前記制御システムは、前記圧縮アクチュエータに動作可能に結合され、 前記コンピュータ可読記憶媒体は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記制御システムに、前記（ｂ）の間に前記少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素を前記第１の基板内に押圧するように、前記圧縮アクチュエータを介して前記プラテンを変位させる追加の命令を記憶する、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項28】
前記圧縮アクチュエータは、前記ハウジングの外部に配置され、１つ以上の連結ロッドを介して前記プラテンに結合される、請求項２７に記載の焼結炉。
【請求項29】
前記プラテンは、耐火セラミックを含み；前記プラテンは、炭化物で形成され；
１つ以上の連結ロッドは、耐火セラミックを含む；
１つ以上の前記連結ロッドは、炭化物から形成され；
または上記のものの任意の組合せから形成される、請求項２８に記載の焼結炉。
【請求項30】
前記搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項31】
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素の両端に電気的に結合された一対の第１の電流導体；加熱領域の両端でコンベヤベルトに電気的に結合された一対の第２の電流導体であって、加熱領域内のコンベヤベルトの一部は、少なくとも１つの加熱要素のうちの第２の加熱要素を形成する一対の第２の電流導体；
または上記のものの任意の組合せ；
をさらに含む、請求項３０に記載の焼結炉。
【請求項32】
前記一対の第１の電流導体、前記一対の第２の電流導体、または両方は、高融点金属を含み、または、前記一対の第１の電流導体、前記一対の第２の電流導体、または両方は、タングステンで形成される、請求項３１に記載の焼結炉。
【請求項33】
前記コンベヤベルトは、前記加熱領域内で前記第１の基板を通過させ、支持する、請求項３０に記載の焼結炉。
【請求項34】
少なくとも１つの前記加熱要素のうちの前記第１の加熱要素は、前記加熱領域において前記第１の基板から離間され、前記第１の基板から遠位の第３の位置と前記第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり、伝導を介して前記第１の基板を加熱するように構成される、請求項３１に記載の焼結炉。
【請求項35】
少なくとも１つの前記加熱要素のうちの前記第１の加熱要素は、前記加熱領域において前記第１の基板から離間され、前記第１の基板から遠位の第３の位置と前記第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり、放射を介して前記第１の基板を加熱するように構成される、請求項３１に記載の焼結炉。
【請求項36】
前記第４の位置において、少なくとも１つの前記加熱要素のうちの前記第１の加熱要素と前記第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲内である、請求項３５に記載の焼結炉。
【請求項37】
前記ハウジングに熱的に結合され、前記ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項38】
前記冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、請求項３７に記載の焼結炉。
【請求項39】
少なくとも１つの前記作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項３８に記載の焼結炉。
【請求項40】
前記熱交換器は、前記ハウジングの外殻に隣接して、または前記外殻と接触して配置された蛇行導管を備える、請求項３８に記載の焼結炉。
【請求項41】
前記ハウジングは、不活性ガスの供給源に結合された１つ以上のガスポートを有し、前記ハウジングは、１つ以上の前記ガスポートに供給された不活性ガスが前記内部容積を通って流れ、前記入口および前記出口を介して出るように構成される、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項42】
前記ハウジングの前記内部容積のサイズは、前記加熱領域のサイズよりも少なくとも１００倍大きい、請求項４１に記載の焼結炉。
【請求項43】
少なくとも１つの前記加熱要素と前記ハウジングの外殻との間の前記内部容積内に配置された第１の絶縁層と、前記搬送アセンブリと前記ハウジングの外殻との間の前記内部容積内に配置された第２の絶縁層と、をさらに含む、請求項４１に記載の焼結炉。
【請求項44】
前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、またはそれらの両方は、前記１つ以上のガスポートから延在し、前記不活性ガスを前記入口の近位の前記搬送アセンブリの一部分、前記出口の近位の前記搬送アセンブリの一部分、少なくとも１つの前記加熱要素の第１の端部、少なくとも１つの前記加熱要素の第２の端部、または前記の任意の組合せに向ける、１つ以上の導管を形成する、請求項４３に記載の焼結炉。
【請求項45】
前記ハウジングの外殻は、金属を含み；前記ハウジングの外殻は、アルミニウムまたはステンレス鋼で形成され；
前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、またはそれらの両方は、ガラス繊維もしくは多孔質セラミックエアロゲル、または上記のものの任意の組合せから形成される、請求項４３に記載の焼結炉。
【請求項46】
少なくとも１つの前記加熱要素は、配置される領域を境界付ける１つ以上のシールドガスパーティションであって、１つ以上の前記シールドガスパーティションは、１つ以上のガスポートから少なくとも１つの前記加熱要素の１つ以上の端部に向かって不活性ガスを導く、少なくとも１つの導管を画定する、請求項４１に記載の焼結炉。
【請求項47】
前記内部容積内に配置され、少なくとも１つの前記加熱要素の１つ以上の端部に向かってガス流を導くように構成された１つ以上のシールドガスノズルをさらに含む、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項48】
前記ハウジングの入口の近位および上流の位置で前記搬送アセンブリに前記基板を装填するように構成された第１のロボットポジショナ；前記基板を前記搬送アセンブリから、前記ハウジングの前記出口の近位および下流の位置で取り出すように構成された第２のロボットポジショナ；
または上記のものの両方をさらに備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項49】
１つ以上の前駆体を、ハウジングの前記入口の近位および上流の位置で、前記搬送アセンブリによって支持された前記基板または前記搬送アセンブリの一部の上に堆積させるように構成されたディスペンサ；１つ以上の焼結材料を、前記搬送アセンブリによって支持された前記基板から、または前記搬送アセンブリの一部から、前記ハウジングの前記出口の近位および下流の位置に受容するように構成されたサンプルコレクタ；
または上記のものの両方をさらに備える、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項50】
１つ以上の前記基板は、前記搬送アセンブリの一部を含む、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項51】
１つ以上の前記基板は、前記搬送アセンブリのコンベヤベルトの一部を含む、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項52】
前記コンベヤベルトは、導電性炭素材料で形成される、請求項５１に記載の焼結炉。
【請求項53】
少なくとも１つの前記加熱要素のうちの第１の加熱要素は、平面視で、少なくとも２０ｃｍ２の面積を有する、請求項１に記載の焼結炉。
【請求項54】
前記コンピュータ可読記憶媒体は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、前記制御システムに、次のような少なくとも１つの加熱要素を制御させる命令を記憶する、請求項１に記載の焼結炉：前記加熱領域内の温度は、第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から第１の温度に上昇することと、
前記加熱領域内の温度は、前記第１の期間の直後の第３の期間中に前記第１の温度からほぼ室温に低下すること。
【請求項55】
前記第２の期間の持続時間は、第１の期間の持続時間よりも大きく；前記第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
前記第１の期間の持続時間は、第３の期間の持続時間よりも長く；
前記第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
前記第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
前記第２の期間中の前記第１の温度への加熱速度は、前記第３の期間中の前記第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
前記第２の期間中の前記第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
前記第３の期間中の前記第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、請求項５４に記載の焼結炉。
【請求項56】
内部容積と、前記内部容積への入口と、前記内部容積からの出口とを画定するハウジングと；１つ以上の前駆体粒子を前記ハウジングの前記入口に提供するように構成されたディスペンサと；
前記入口と前記出口との間の前記ハウジングの前記内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、１つ以上の前記前駆体粒子を温度プロファイルに供するように構築されている、加熱要素と；
前記ハウジングの前記出口から１つ以上の焼結粒子を受容するように構成されたサンプルコレクタと；
前記少なくとも１つの加熱要素に動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、１つ以上の前記プロセッサによって実行されたときに、前記制御システムに、前記少なくとも１つの加熱要素を介して、前記１つ以上の前駆物質粒子を、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度に供する命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備える制御システムと；
を備える焼結炉。
【請求項57】
各加熱要素は、前記第１の温度にさらされたときに１つ以上の前記前駆体粒子が通過するように多孔質である、請求項５６に記載の焼結炉。
【請求項58】
前記ディスペンサと、不活性ガスの供給源と、前記ハウジングの前記入口とに接続されたに接続されたガスマニホールドを含み、前記ガスマニホールドは、１つ以上の前記前駆体粒子が少なくとも１つの前記加熱要素を通る不活性ガス流によって搬送されるように、１つ以上の前記前駆体粒子を前記不活性ガス流と組み合わせるように構成される、請求項５７に記載の焼結炉。
【請求項59】
前記サンプルコレクタは、前記ハウジングの前記出口に接続され、前記サンプルコレクタは、その上に焼結粒子を捕捉しながら、前記不活性ガス流を通過させる多孔質フィルタ膜を備える、請求項５８に記載の焼結炉。
【請求項60】
少なくとも１つの前記加熱要素は、導電性ペーストを介して電流源に電気的に結合される、請求項５７に記載の焼結炉。
【請求項61】
少なくとも１つの前記加熱要素は、垂直に延在する加熱容積を画定するように、ギャップによって分離された一対の実質的に平行な加熱要素を備え；前記ディスペンサは、１つ以上の前駆体粒子が前記ハウジングの前記入口に送達され、重力によって垂直に延在する加熱容積を通過するように、前記ハウジングの前記入口の上に垂直に配置され、
前記加熱容積からの１つ以上の焼結粒子が重力によって前記出口を通って前記サンプルコレクタに通過するように、前記サンプルコレクタは、前記ハウジングの前記出口の下に垂直に配置される、請求項５６に記載の焼結炉。
【請求項62】
少なくとも１つの前記加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらの任意の組合せで形成されたジュール加熱要素を含む、請求項５６～６１のいずれか一項に記載の焼結炉。
【請求項63】
電流源と、前記電流源を少なくとも１つの前記加熱要素に結合する電気配線と、をさらに備え、
前記制御システムは、前記電流源に動作可能に結合され、前記コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上の前記プロセッサによって実行されると、前記制御システムに、前記電流源を制御させて、前記電気配線を介して、少なくとも１つの前記加熱要素に電流パルスを印加させ、１つ以上の前記前駆体粒子を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、請求項５６～６１のいずれか一項に記載の焼結炉。
【請求項64】
前記電気配線は、高融点金属を含む、または前記電気配線は、タングステンで形成される、請求項６３に記載の焼結炉。
【請求項65】
前記第１の温度は、１０００～３０００℃であり；前記第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
前記第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
または上記のものの任意の組合せである、請求項５６に記載の焼結炉。
【請求項66】
前記ハウジングに熱的に結合され、前記ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、請求項５６に記載の焼結炉。
【請求項67】
前記冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、請求項６６に記載の焼結炉。
【請求項68】
少なくとも１つの前記作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項６７に記載の焼結炉。
【請求項69】
前記熱交換器は、前記ハウジングの外殻に隣接して、または前記外殻と接触して配置された蛇行導管を備える、請求項６７に記載の焼結炉。
【請求項70】
前記コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上の前記プロセッサによって実行されたときに、前記制御システムに前記少なくとも１つの前記加熱要素を以下のように制御させる命令を記憶する、請求項５６に記載の焼結炉：加熱領域内の温度を、前記第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から前記第１の温度に上昇させること、
前記加熱領域内の温度を、前記第１の期間の直後の第３の期間中に前記第１の温度からほぼ室温に低下させること。
【請求項71】
前記第２の期間の持続時間は、前記第１の期間の持続時間よりも長く；前記第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
前記第１の期間の持続時間は、前記第３の期間の持続時間よりも長く；
前記第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
前記第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
前記第２の期間中の前記第１の温度への加熱速度は、前記第３の期間中の前記第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
前記第２の期間中の前記第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
前記第３の期間中の前記第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、請求項７０に記載の焼結炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年３月２６日に出願された「高温焼結炉システム」という名称の米国仮出願第６３／１６６，９４１号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年３月２６日に出願された「高温焼結炉システム」という名称の米国仮出願第６３／１６６，９４１号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
（連邦支援研究に関する表明）
本発明は、米国エネルギー省（DOE）先端調査プロジェクトエージェンシーーエネルギー（ＡＲＰＡ-Ｅ）（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅｒａｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ Ａｇｅｎｃｙ-Ｅｎｅｒｇｙ（ＡＲＰＡ-Ｅ）によって与えられたＤＥＡＲ０００１３２９の下で政府の支援を受けてなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、米国エネルギー省（DOE）先端調査プロジェクトエージェンシーーエネルギー（ＡＲＰＡ-Ｅ）（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅｒａｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ Ａｇｅｎｃｙ-Ｅｎｅｒｇｙ（ＡＲＰＡ-Ｅ）によって与えられたＤＥＡＲ０００１３２９の下で政府の支援を受けてなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【0003】
本発明は、一般に、材料を加熱するための炉に関し、より詳細には、材料焼結のための高温（例えば、≧５００℃）焼結炉システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0004】
高温焼結は、例えば、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、および極端な環境において使用するためのセラミック材料を処理するために使用することができる。チューブ炉またはマッフル炉などの従来の焼結技術は、典型的には、長い焼結時間（例えば、１０時間）、穏やかな温度（～１３００Ｋ）、遅い加熱速度（例えば、１０Ｋ／分）、および高いエネルギー入力を必要とする。さらに、従来の焼結技術は、揮発性元素（例えば、Ｎａ、Ｌｉなど）を含有する焼結材料中に空隙を生成するか、または、汚染物質を生成し得る。これらの欠陥は、焼結生成物を、セラミックベースの固体電解質（ＳＳＥ）などの特定の用途での使用に適さないものにするおそれがある。さらに、従来の焼結技術は、結晶粗大化プロセスに対して制限された制御を提供する可能性があり、異常な結晶粒成長および様々なサイズ分布が問題を引き起こすことがあり得る。
【0005】
マイクロ波支援焼結（ＭＡＳ）、スパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）、およびフラッシュ焼結（ＦＳ）のような、より速い焼結技術が最近開発されたが、それらは、それら自体の問題を示すか、または、限定された用途を有する。例えば、ＭＡＳは、多くの場合、材料のマイクロ波吸収特性またはサセプタの使用に依存する。フィールドアシスト焼結技術（ＦＡＳＴ）またはパルス電流焼結（ＰＥＣＳ）としても知られるＳＰＳは、比較的短い焼結時間（例えば、２～１０分）および中程度の圧力で低温範囲（例えば、１０７３～１８８３Ｋ）の緻密なセラミックを得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ＳＰＳは、機械的圧力（例えば、６～１００ＭＰａ）および高パルス直流（例えば、数千アンペアまで）を同時に提供するために、洗練された高価な機器を必要とする。ＦＳは、複雑な計装を必要としないが、高価な白金電極を必要とし、ＦＳを実行するために必要な条件は、材料の電気的特性に依存する（したがって、特定の材料のみに限定され得る）。ＭＡＳ、ＳＰＳ、およびＦＳシステムは、ロールツーロール処理システムに組み込むことが困難な場合があり、これは、大規模製造を提供する能力を妨げ得る。
【課題を解決するための手段】
【0007】
開示される主題の実施形態は、とりわけ、上述の問題および欠点のうちの１つまたは複数に対処し得る。
【0008】
開示される主題の実施形態は、高温焼結炉システムおよび方法を提供する。実施形態によっては、高温焼結炉システムは、焼結材料（例えば、セラミック）の大規模および／または連続製造を可能にすることができるロールツーロール処理構成を含むことができる。焼結炉は、比較的短時間（例えば、≦６０秒、例えば、≦約１０秒）にわたって５００℃、例えば、約１０００～３０００℃を超える焼結温度を生成する１つ以上の加熱要素（例えば、ジュール加熱要素）を有することができる。実施形態によっては、各加熱要素は、焼結温度まで急速に加熱し、および／または焼結温度から急速に冷却することができる。例えば、加熱要素は、低温（例えば、室温、例えば、２０～２５℃、または５００℃よりもはるかに低い高温、例えば、２００℃）から、少なくとも１０３ ℃／分（例えば、≧１０３ ℃／ｓ、例えば、１０３～１０４℃／ｓを含む）の加熱速度で焼結温度に移行することができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、加熱要素は、少なくとも１０４℃／分（例えば、≧１０４ ℃／ｓ）の冷却速度で、焼結温度からより低い温度（例えば、室温または５００℃未満の高温、例えば、２００℃）に移行することができる。
【0009】
１つ以上の実施形態では、焼結炉は、ハウジング、少なくとも１つの加熱要素、搬送アセンブリ、および制御システムを備えることができる。ハウジングは、内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定することができる。少なくとも１つの加熱要素は、入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置することができる。各加熱要素は、加熱領域を温度プロファイルにさらすように構成することができる。搬送アセンブリは、１つ以上の基板をハウジングの入口や、ハウジングの内部に移動させ、また、ハウジングから外部に移動させるように構成することができる。制御システムは、少なくとも１つの加熱要素および搬送アセンブリに動作可能に結合することができる。制御システムは１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、搬送アセンブリを介して、１つ以上の前駆体をその上に有する第１の基板を、入口を通って加熱領域に移動させる命令と、少なくとも１つの加熱要素を介して、加熱領域内の第１の基板を、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度に移動させる命令と、搬送アセンブリを介して、加熱領域から出口を通って、１つ以上の焼結物質をその上に有する第１の基板を移動させる命令と、を記憶するコンピュータ可読記憶媒体を備えることができる。
【0010】
１つ以上の実施形態では、焼結炉は、ハウジングと、ディスペンサと、少なくとも１つの加熱要素と、サンプルコレクタと、制御システムとを備えることができる。ハウジングは、内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定することができる。ディスペンサは、１つ以上の前駆体粒子をハウジングの入口に提供するように構成することができる。少なくとも１つの加熱要素は、入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置することができる。各加熱要素は、１つ以上の前駆体粒子を温度プロファイルに供するように構築することができる。サンプルコレクタは、ハウジングの出口から１つ以上の焼結粒子を受け取るように構成することができる。制御システムは、少なくとも１つの加熱要素に動作可能に結合することができる。制御システムは、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、少なくとも１つの加熱要素を介して、１つ以上の前駆体物質粒子を、第１の期間周期の間、少なくとも５００℃の第１の温度に曝すようにさせる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備えることができる。
【0011】
本開示の様々な革新のいずれも、組み合わせて、または別々に使用することができる。この概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を簡略化された形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図するものでもない。開示された技術の前述および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照して進められる以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
以下、実施形態について、必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付の図面を参照して説明する。適用可能な場合、いくつかの要素は、基礎となる特徴の例示および説明を助けるために、簡略化されるか、または、そうでなければ図示されない場合がある。図面全体を通して、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
【図14A-14B】図１４Ａ－１４Ｂは、開示される主題の１つ以上の実施形態による、材料圧縮を伴うが材料搬送を伴わない、一対の対向する加熱要素を使用する例示的な高温焼結炉の一部の簡略化された断面図および斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
一般的な考慮事項
本明細書の目的のために、本開示の実施形態の特定の態様、利点、および新規な特徴が本明細書に記載される。開示された方法およびシステムは、決して限定的であると解釈されるべきではない。代わりに、本開示は、単独で、ならびに互いの様々な組合せおよび下位の組合せで、開示される様々な実施形態のすべての新規かつ非自明な特徴および態様を対象とする。方法およびシステムは、任意の特定の態様、特徴、またはそれらの組合せに限定されず、開示される実施形態は、任意の１つ以上の特定の利点が存在すること、または問題が解決されることを必要としない。任意の実施形態または実施例からの技術は、他の実施形態または実施例のうちの任意の１つ以上において説明される技術と組み合わせることができる。開示された技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮すると、図示された実施形態は、例示的なものにすぎず、開示された技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを認識されたい。
本明細書の目的のために、本開示の実施形態の特定の態様、利点、および新規な特徴が本明細書に記載される。開示された方法およびシステムは、決して限定的であると解釈されるべきではない。代わりに、本開示は、単独で、ならびに互いの様々な組合せおよび下位の組合せで、開示される様々な実施形態のすべての新規かつ非自明な特徴および態様を対象とする。方法およびシステムは、任意の特定の態様、特徴、またはそれらの組合せに限定されず、開示される実施形態は、任意の１つ以上の特定の利点が存在すること、または問題が解決されることを必要としない。任意の実施形態または実施例からの技術は、他の実施形態または実施例のうちの任意の１つ以上において説明される技術と組み合わせることができる。開示された技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮すると、図示された実施形態は、例示的なものにすぎず、開示された技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを認識されたい。
【0014】
開示される方法のうちのいくつかの動作は、便利な提示のために特定の順番で説明されるが、特定の順序付けが、以下で説明される特定の言語によって必要とされない限り、この説明の方式は、並べ替えを包含することを理解されたい。例えば、連続して説明される動作は、場合によっては、並べ替えられるか、または同時に実行され得る。さらに、簡略化のために、添付の図面は、開示された方法が他の方法と併せて使用され得る様々な方法を示していない場合がある。さらに、説明は、開示された方法を説明するために、「提供する」または「達成する」のような用語を使用することがある。これらの用語は、実行される実際の動作の高レベルの抽象化である。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実装形態に応じて異なり得、当業者によって容易に認識可能である。
【0015】
数値範囲の開示は、特に断りのない限り、端点を含む範囲内の各離散点を指すものと理解されるべきである。別段の指示がない限り、本明細書または特許請求の範囲で使用される、成分の量、分子量、百分率、温度、時間などを表す全ての数は、用語「約」によって修飾されると理解されるべきである。したがって、別段の暗示的または明示的な指示がない限り、または文脈がより明確な構成を有すると当業者によって適切に理解されない限り、記載される数値パラメータは、当業者に知られているように、求められる所望の特性および／または標準試験条件／方法の下での検出の限界に依存し得る近似値である。議論された先行技術から実施形態を直接的かつ明示的に区別する場合、実施形態番号は、「約」という単語が列挙されない限り、近似ではない。「実質的に」、「およそ」、「約」、または同様の言語が特定の値と組み合わせて明示的に使用される場合は常に、明示的に別段の定めがない限り、その値の１０％までの範囲を含むことが意図されている。
【0016】
方向および他の相対参照は、本明細書における図面および原理の説明を容易にするために使用され得るが、限定することを意図されない。例えば、「内側」、「外側」、「上側」、「下側」、「頂部」、「底部」、「内部」、「外部」、「左」、「右」、「前」、「後」、「後側」などの特定の用語が使用されてもよい。このような用語は、適用可能な場合、特に例示された実施形態に関して、相対的な関係を扱うときに、いくつかの明確な説明を提供するために使用される。しかしながら、このような用語は、絶対的な関係、位置、および／または向きを意味することを意図するものではない。例えば、物体に関して、「上側」は、単に物体を反転することによって「下側」になり得る。それにもかかわらず、それは依然として同じ部分であり、物体は同じままである。
【0017】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」を意味し、また、単数形「ａ」または「ａｎ」もしくは「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の言及を含む。用語「または」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、記載された代替要素の単一の要素または２つ以上の要素の組合せを指す。
【0018】
本明細書に記載される様々な構成要素、パラメータ、動作条件などの代替があるが、それらの代替は、必ずしも、同等であり、および／または等しく良好に機能することを意味しない。また、特に明記しない限り、選択肢が好ましい順序で列挙されていることも意味しない。特に明記しない限り、以下に定義する基のいずれも、置換されていても置換されていなくてもよい。
【0019】
別段の説明がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似または同等の方法および材料を本開示の実施または試験において使用することができるが、適切な方法および材料を以下に記載する。材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本開示の主題の特徴は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0020】
用語の概要
特定の用語および略語の以下の説明は、開示される主題の様々な態様の説明を容易にし、開示される主題の実施において当業者を案内するために提供される。
特定の用語および略語の以下の説明は、開示される主題の様々な態様の説明を容易にし、開示される主題の実施において当業者を案内するために提供される。
【0021】
熱衝撃： 約１０秒未満の持続時間を有する期間の間の焼結温度の適用。 実施形態によっては、焼結温度適用の期間の持続時間は、約１マイクロ秒～約１０秒の範囲（両端を含む）、例えば、約５５ミリ秒である。
【0022】
焼結温度： （例えば、電流パルスの印加によって）通電されたときの加熱要素の表面における最大温度。 実施形態によっては、焼結温度は、少なくとも５００℃、例えば、１０００～３０００℃である。実施形態によっては、炉内で焼結されるべき材料の温度は、加熱要素の温度と一致するか、または実質的に一致する（例えば、１０％以内）ことができる。
【0023】
不活性ガス： 焼結温度にさらされたときに化学反応を受けないガス。 実施形態によっては、不活性ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、オガネソン、またはそれらの任意の組合せである。
【0024】
耐火材料： 少なくとも１０００℃、例えば少なくとも１５８０℃の融点を有する材料（例えば、元素または化合物）。 実施形態によっては、耐火性材料は、ＡＳＴＭ Ｃ７１－０１、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓ" ２０１７年８月（これは参照により本明細書に組み込まれる）に定義されている。
【0025】
耐火金属： 少なくとも１０００℃、例えば少なくとも１８５０℃の融点を有する金属または合金。 実施形態によっては、高融点金属は、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、レニウム、またはそれらの合金のうちの１つである。
【0026】
金属： アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタニド、およびアクチニドを含む周期表上の金属として分類される個々の化学元素、ならびにステンレス鋼、黄銅、青銅、モネルなどであるが、これらに限定されない金属などの金属から形成される合金を含む。
【0027】
導入部
図１Ａは、例示的な高温焼結炉システム１００を示す。焼結炉システム１００は、入口１１０と、出口１１２と、入口１１０と出口１１２との間に移動方向に沿って配置された内部容積１１４とを備える、および／または画定するハウジング１０８を有することができる。実施形態によっては、容積１１４を画定するハウジング１０８の内面は、１つ以上の低放射性材料（例えば、金、クローム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、シリコン、鉛など）で形成または被覆することができ、この材料は、焼結炉システム１００の効率を改善するのに役立ち得る。入口１１０は、高さｔｉ（例えば、移動方向に垂直な方向）を有する開口部を画定することができ、出口１１２は、高さｔo（例えば、移動方向に垂直な方向）を有する開口部を画定することができる。実施形態によっては、入口高さｔｉ、および／または出口高さｔoは、入口１１０に接触することなく焼結されるべき材料が入り、出口１１２に接触することなく焼結された材料が出ることを依然として可能にしながら、できるだけ小さくなるように選択することができる。
図１Ａは、例示的な高温焼結炉システム１００を示す。焼結炉システム１００は、入口１１０と、出口１１２と、入口１１０と出口１１２との間に移動方向に沿って配置された内部容積１１４とを備える、および／または画定するハウジング１０８を有することができる。実施形態によっては、容積１１４を画定するハウジング１０８の内面は、１つ以上の低放射性材料（例えば、金、クローム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、シリコン、鉛など）で形成または被覆することができ、この材料は、焼結炉システム１００の効率を改善するのに役立ち得る。入口１１０は、高さｔｉ（例えば、移動方向に垂直な方向）を有する開口部を画定することができ、出口１１２は、高さｔo（例えば、移動方向に垂直な方向）を有する開口部を画定することができる。実施形態によっては、入口高さｔｉ、および／または出口高さｔoは、入口１１０に接触することなく焼結されるべき材料が入り、出口１１２に接触することなく焼結された材料が出ることを依然として可能にしながら、できるだけ小さくなるように選択することができる。
【0028】
加熱要素１１６は、入口１１０と出口１１２との間の位置（例えば、移動方向に沿った入口と出口との間の実質的に中間）で、ハウジング１０８の内部容積１１４内に配置することができる。加熱要素１１６は、例えば、図３Ａ～図３Ｂに関して以下でさらに詳細に説明するように、加熱領域１２４に熱衝撃プロファイルを与えることができる。実施形態によっては、加熱要素は、例えば、炭素、グラファイト、金属、またはそれらの任意の組合せで形成されたジュール加熱要素である。電源１１８（例えば、波形発生器などの電流源）と加熱要素１１６との間の電気接触は、それぞれのフィードスルーまたはパススルー１２０ａ、１２０ｂ（例えば、耐火性材料から形成される）を通って延びる配線によって行うことができる。コントローラ１２２は、電流源１１８に動作可能に結合されて、その動作を制御することができ、例えば、電流源１１８を制御して、加熱領域１２４に熱衝撃プロファイルを与える加熱要素１１６に電流パルスを印加する。ジュール加熱の代わりに、または、それに加えて、実施形態によっては、加熱要素は、熱衝撃プロファイルを生成することが可能な任意の他の加熱源、例えば、マイクロ波加熱源、レーザ、電子ビームデバイス、火花放電デバイス、またはそれらの任意の組合せを備えることができる。
【0029】
図１Ａに示す例では、加熱要素１１６は、例えば、放射加熱を提供するために、ギャップｇ（例えば、材料の移動方向に垂直な方向に沿って加熱要素と焼結されるべき材料および／または焼結された材料の上面との間の最小間隔）だけ、加熱領域１２４内の焼結されるべき材料から間隔を置かれている。代替的にまたは追加的に、加熱要素１１６は、導電性加熱を提供するように、焼結されるべき材料と接触するように移動され得る。例えば、アクチュエータ（例えば、図９に示されるような）は、熱衝撃加熱の目的のために、加熱要素１１６を焼結されるべき材料に向かって（例えば、ギャップｇを減少させるために、例えば、ゼロに）変位させ、次いで、ハウジングから材料を搬送する目的のために、焼結されるべき材料から離れるように（例えば、ギャップｇを増加させるために、例えば、安全な距離に）変位させるために提供され得る。図１Ａの例は、単一の加熱要素１１６のみを示すが、開示される主題の実施形態は、それに限定されない。むしろ、１つ以上の考えられる実施形態によれば、複数の加熱要素を設けて、例えば、（例えば、ハウジング１０８を通る移動方向に沿って異なる位置に加熱要素を配置することによって）直列加熱、および／または（例えば、焼結されるべき材料の反対側に加熱要素を配置することによって）並列加熱を提供することができる。
【0030】
図１Ａに示す例では、内部容積１１４は、例えば、内部容積１１４を画定するハウジング１０８の内部側壁と、ハウジング１０８（例えば、コンベヤベルト１０２）を通って移動する構成要素との間にかなりの距離を有して、実質的に開放されている。例えば、実施形態によっては、内部容積１１４のサイズが加熱領域１２４の容積（例えば、熱ショック中の焼結温度の１０％以内の領域）よりも少なくとも１桁大きい（例えば、少なくとも１０倍、例えば、少なくとも１００倍）ものであることができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、内部容積１１４のサイズは、加熱要素の体積よりも少なくとも１０7だけ大きくすることができる。例えば、ステンレス鋼製のチャンバまたはハウジング内の炭素系ジュール加熱器（例えば、約１０ｃｍ ×１ｃｍ ×０．２ｃｍの寸法を有する）の場合、約３０００℃の温度を維持するために、約１５ｋＷの電力が必要とされ得る。炉や断熱材を冷やさないと、ハウジングの外壁が１．８７ｍ×１．８７ｍ×１．８７ｍ（体積率３．４×１０6に相当）程度のサイズであれば、ハウジングの外壁は、～２００℃に達する可能性がある。一方、チャンバのサイズを２．８ｍ×２．８ｍ×２．８ｍ（約１．０×１０7の体積比に相当）程度に大きくすれば、ハウジングの外壁の温度を約１００℃程度に保つことができる。
【0031】
代替的にまたは追加的に、入口１１０と出口１１２との間の焼結炉ハウジング１０８内の移動長さＬtravelは、加熱領域１２４の長さＬHZよりも少なくとも１桁（例えば、少なくとも１０倍、例えば少なくとも１００倍）大きくすることができる。そのような構成は、熱衝撃プロファイルの終了時に加熱要素１１６の急速冷却（例えば、焼結材料の付随する急速冷却）を助けることができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、内部容積１１４のサイズが例えば、加熱領域１２４とハウジング１０８の壁との間に配置された断熱材によって低減され得る。そのような断熱は、熱衝撃の間に達する高温がハウジング１０８の外面および／または周囲環境に伝達されるのを防止するのに役立ち得る。
【0032】
搬送アセンブリを使用して、焼結されるべき材料を、入口１１０を介してハウジング１０８の内部容積１１４内に移動させ、焼結された焼結材料を、出口１１２を介してハウジング１０８の内部容積１１４外に移動させることができる。例えば、実施形態によっては、搬送アセンブリは、コンベヤベルト１０２（例えば、連続ベルト）、１つ以上の駆動ローラ１０４ａ、１０４ｂ（例えば、回転モータを備えるか、または回転モータに結合される）、および１つ以上の支持ローラ１０６ａ、１０６ｂ（例えば、受動ローラ）を備えることができる。図示の例では、駆動ローラ１０４ａ、１０４ｂは、ハウジング１０８の外側に維持され、したがって、熱衝撃の間にハウジング１０８内で生成される高温から絶縁され得る。支持ローラ１０６ａ、１０６ｂは、ハウジング１０８内に配置されるので、耐火金属（例えば、タングステン）で形成することができる。代替的に、支持ローラ１０６ａ、１０６ｂが加熱領域１２４から十分に離間される場合、それらの支持ローラは、非耐火性金属（例えば、ステンレス鋼）から形成され得る。
【0033】
コンベヤベルト１０２は、焼結温度の１つ以上の適用に耐えることができる可撓性材料で形成することができる。例えば、実施形態によっては、コンベヤベルト１０２は、グラファイトなどの炭素系材料から形成することができる。あるいは、実施形態によっては、コンベヤベルト１０２は、（例えば、溶融、炭化、または他の分解効果のために）焼結温度に耐えることができない材料で形成することができる。例えば、実施形態によっては、コンベヤベルトは、ポリマークロスから形成することができる。そのような場合、焼結されるべき材料は、コンベヤベルトから加熱領域内の高温支持体（図示せず）または加熱要素表面に搬送することができ、内部容積１１４から（例えば、加熱領域１２４から）搬送するために、任意の焼結された材料をコンベヤベルトに戻すことができる。
【0034】
動作中、焼結されるべき材料１２８ｉは、入口１１０を介してハウジング１０８内に搬送され得、焼結された材料１２８ｓは、出口１１２を介してハウジング１０８から搬送され得る。実施形態によっては、焼結されるべき材料１２８ｉは、ナノ粒子および／または前駆体（例えば、金属塩、例えば、金属元素の塩化物または水和物形態）を含むことができる。代替的にまたは追加的に、焼結されるべき材料１２８ｉは、ポリマーフィルム（例えば、グリーンテープ）などの基板上に設けることができる。実施形態によっては、焼結されるべき材料１２８ｉ（および任意の基板）とコンベヤベルト１０２との組合せは、入口厚さｔｉおよび／または出口厚さｔoよりわずかに小さい最大厚さｔmを有することができる。例えば、入口厚さｔｉ、出口厚さｔo、またはその両方は、ハウジング１０８の周囲がハウジング１０８内の高温に曝されるのを防止するのに役立ち得る、厚さｔmよりも少なくとも１０％大きいものであることができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、入口厚さｔｉ、出口厚さｔo、または両方は、最大厚さｔmの２倍以下であり得る。
【0035】
搬送アセンブリの特定の構成が図１Ａに示されているが、１つ以上の企図される実施形態によれば、他の構成も可能である。例えば、支持ローラ１０６ａ、１０６ｂの一方または両方をなくすことができ、またはハウジング１０８の内部または外部に追加の支持ローラを設けることができる。別の例では、駆動ローラ１０４ａ、１０４ｂに加えて、または、その代わりに、１つ以上の駆動ローラをハウジング１０８内に設けることができる。さらに、図１Ａの例では、連続コンベヤベルト１０２が使用されているが、実施形態によっては、搬送アセンブリは、代わりに、ロールツーロール処理構成を使用することができる。
【0036】
例えば、図１Ｂは、ロールツーロール構成を有する例示的な焼結炉システム１３０を示し、供給ロール１３２は、コンベヤ材料１３６を入口１１０に供給するために巻き出され、一方、出口１１２からの処理済みコンベヤ材料１３６は、出力ロール１３４に巻き取られる。実施形態によっては、コンベヤ材料１３６は、焼結されるべき材料（例えば、実質的に固体の形態の１つ以上の前駆体）を含むことができる。代替的にまたは追加的に、コンベヤ材料１３６は、例えば、コンベヤ材料１３６の少なくとも１つの表面上に予め装填され、供給ロール１３２の周りに巻き付けられた１つ以上の前駆体を有する、その上の焼結されるべき材料のための支持体としての役割を果たすことができ、ここで、少なくとも１つの表面は、加熱領域に供給されると、加熱要素１１６に面する。代替的にまたは追加的に、コンベヤ材料１３６は、例えば、コンベヤ材料を形成する繊維（例えば、カーボンナノファイバー）上の１つ以上の前駆体（例えば、ナノ粒子）で、その中の焼結されるべき材料を支持することができる。
【0037】
図１Ａ～図１Ｂの例では、ハウジング１０８は、出口１１２とは別個の入口１１０を有し、コンベヤベルトまたは材料は、入口１１０と出口１１２との間の内部容積１１４を通って延びる。しかしながら、他の実施形態では、単一のポートを使用して、加熱領域に焼結されるべき材料を提供し、そこから焼結された材料を除去することができる。そのような単一ポート構成は、例えば、熱がハウジングの内部容積から逃げ得る、および／または不純物がハウジングの外側から内部容積内に入る可能性がある開口を最小限にすることによって、システムの効率を高めることができる。
【0038】
例えば、図１Ｃは、装填／取出しステージ１４０および焼結ステージ１５２における例示的なシングルポート焼結炉システムを示す。上述の例と同様に、ハウジング１５０は、加熱要素１１６が設けられる内部容積１４６を画定する。しかしながら、ハウジング１５０は、単一の入口／出口ポート１４８を含み、それを通して材料が導入され、その後、内部容積１４６から除去される。焼結されるべき材料１２８ｉは、焼結ステージ１５２で示されるように、焼結のために材料１２８ｉを位置決めするために、作動アセンブリ１４４を介して入口／出口ポート１４８を通して横方向に変位され得る、材料支持部材１４２（例えば、剛性基板）上に配置され得る。図示の例では、作動アセンブリ１４４は、図面用紙の紙面に対して垂直な軸の周りを回転する一対のローラを使用する。代替的に、実施形態によっては、作動アセンブリは、回転ステージを使用し、その回転ステージの作動は、支持部材１４２を図面用紙の紙面に対して平行な（例えば、加熱要素と加熱領域内の材料との間のギャップｇに平行な）軸の周りに回転させる。
【0039】
開示された例のいずれにおいても、加熱要素は、加熱領域内の材料を熱衝撃プロファイルに供することができる。例えば、コントローラ１２２は、電源１１８を制御して、加熱要素１１６に短期間の電流パルスを印加し、加熱要素を焼結温度まで急速に上昇させ、所定の焼結時間の間、焼結温度に滞留させ、次いで、焼結温度から急速に冷却することができる。例えば、図３Ａは、熱衝撃プロセスを実行するために加熱要素によって生成され得る温度プロファイル３００を示す。第１の焼結ステージ３０２ａの間、焼結温度ＴH （例えば、少なくとも５００℃、例えば、１０００～３０００℃の範囲、例えば、～２０００℃以上）は、比較的短い時間ｔ１（例えば、６０秒以下、例えば、約１μｓ～１０ｓの範囲、例えば、～１０ｓ）の間提供され得る。実施形態によっては、高温は、成分前駆体材料の全てを溶融し、および／または高温均一混合を誘導するのに十分であり得る。実施形態によっては、温度プロファイル３００は、焼結温度ＴHへの、および／またはそれからの急速な移行を提供することができる。例えば、温度プロファイル３００は、少なくとも１０２℃／ｓ、例えば１０３～１０４ ℃／ｓ（両端値を含む）の加熱ランプ速度ＲH（例えば、室温（例えば、２０～２５℃）または上昇した周囲温度（例えば、１００～２００℃）などの基準温度ＴLからの焼結温度ＴHまで）を示すことができる。温度プロファイル３００は、さらに、１０３～１０４℃／ｓ（両端値を含む）など、少なくとも１０２ ℃／ｓの冷却ランプ速度ＲC（例えば、焼結温度ＴH から、および／または焼結温度ＴHから前駆体の構成材料のうちの１つ以上の融解温度までの基本温度ＴL）を示すことができる。例えば、熱衝撃のためのシステムおよび方法は、以下の例と同様なものとすることができる。
【0040】
米国特許出願公開第２０１８／０３６９７７１号：発明の名称「ナノ粒子および熱衝撃によるナノ粒子の合成のためのシステムおよび方法」、米国特許出願公開第２０１９／０１６１８４０号：発明の名称「多要素ナノ粒子の熱衝撃合成」、国際特許出願公開第２０２０／２３６７６７号：発明の名称「高温焼結システムおよび方法」、および国際特許出願公開第２０２０／２５２４３５号：発明の名称「単原子の高音合成のためのシステムおよび方法」。
【0041】
実施形態によっては、熱衝撃曝露は、バッチ方式で実施することができ、例えば、材料は、加熱領域に搬送され、焼結温度への曝露中に実質的に静止状態に維持され、次いで、冷却中または冷却後に加熱領域から搬出される。そのような実施形態では、温度プロファイル３００は、実質的に同一であるが、遅延ｔ２分だけ第１の焼結ステージ３０２ａから時間的にずれてもよい、後続の焼結ステージ３０２ｂを含むことができる。実施形態によっては、遅延ｔ２が加熱領域から焼結材料（またはそのセット）を除去し、および／または次の焼結されるべき材料（またはそのセット）を加熱領域に導入するための時間と同等またはそれより長くすることができる。実施形態によっては、ｔ２は、焼結時間ｔ１より小さい（例えば、少なくとも１桁の大きさより小さい）ものであってもよい。代替的にまたは追加的に、ｔ２は、実質的にｔ１に等しいか、またはｔ１より大きくてもよい。
【0042】
あるいは、実施形態によっては、熱衝撃曝露は、連続的な方法で実施することができ、例えば、材料は、加熱領域内に、および加熱領域を通って搬送されると同時に、加熱要素は、熱衝撃プロファイルを提供する。そのような実施形態では、加熱領域を通過する各材料が所望の焼結時間に実質的に等しい累積時間（例えば、所定の最大時間未満）の間、焼結温度に曝されることを確実にするように、加熱領域を通過する通過時間および熱衝撃プロファイルを調整することができる。代替的にまたは追加的に、熱衝撃曝露は、少なくとも部分的に、材料が加熱領域を通過することによって生成することができる（例えば、ここで、ｔ１ = LHZ÷（加熱領域を通る材料の搬送速度））。
【0043】
実施形態によっては、焼結されるべき材料は、例えば、後続の熱衝撃のために前駆体材料および／または前駆体材料を支持する基板を調製、準備するために、熱衝撃プロファイルの前に予備温度プロファイルに供され得る。例えば、図３Ｂは、焼結されるべき材料によって経験される多段温度プロファイル３１０を示す。予熱ステージ３１２において、材料は、持続時間ｔ３の間、中間温度ＴＩに供され得る。実施形態によっては、予熱ステージ３１２は、中間温度Ｔ１がその上に焼結されるべき材料を支持する基板を炭化させるのに充分で炭化ステージであってもよい。例えば、中間温度Ｔ１は、２００～５００℃であってもよい。実施形態によっては、中間温度Ｔ１は、焼結炉ハウジング内であるが、加熱領域の外部の基本温度である。代替的にまたは追加的に、中間温度Ｔ１ は、例えば、入口と焼結加熱領域との間の移動経路に沿って配置された、焼結炉内の別個の加熱要素によって生成することができる。代替的にまたは追加的に、中間温度ＴＩは、例えば、焼結炉ハウジングの入口の上流の別個のハウジング内で、または単に入口の前に焼結炉ハウジングの外部で、焼結炉の外部の別個の加熱要素によって生成することができる。
【0044】
実施形態によっては、予熱ステージ３１２の持続時間ｔ３は、焼結持続時間ｔ１および／または搬送持続時間ｔ２よりも大きくすることができる。あるいは、予熱ステージ３１２の持続時間ｔ３は、ｔ１およびｔ２のいずれかまたは両方よりも少なくすることができる。実施形態によっては、予熱ステージ３１２の持続時間ｔ３は、例えば、上流基板の炭化が下流基板上の材料の焼結と同時に起こるとき、ｔ１に実質的に等しくすることができる。代替的に、実施形態によっては、予熱ステージ３１２の持続時間ｔ３は、例えば、基板の炭化が加熱領域に向かう途中で起こるとき、ｔ２に実質的に等しくすることができる。
【0045】
実施形態によっては、予熱ステージ３１２の後、材料は、焼結ステージ３０２に通過する前に搬送ステージ３１４を通過することができる。例えば、搬送ステージ３１４は、材料が予熱領域（例えば、焼結炉の上流のハウジング、または炉内であるが、焼結加熱領域の上流の領域）から焼結加熱領域に移動する時間に対応することができる。実施形態によっては、搬送ステージ３１４の持続時間ｔ４は、例えば、下流の基板が焼結加熱領域から移動されるのと同時に、上流の材料が予熱領域から移動されるとき、実質的にｔ２に等しくすることができる。代替的にまたは追加的に、搬送ステージ３１４の持続時間ｔ４は、例えば、焼結ステージ３０２がベース温度ＴＬではなく、中間温度ＴＩから直接的に移動する場合、ゼロまたはゼロに近くてもよい。
【0046】
コンピュータの実装
図２は、コントローラ１２２の態様および／または開示された焼結炉システムのいずれかの動作方法など、本明細書で説明されたイノベーションが実装され得る、適切なコンピューティング環境２３１の一般化された例を描写する。コンピューティング環境２３１は、様々な汎用または専用コンピューティングシステムにおいて革新が実装され得るので、使用または機能性の範囲に関していかなる限定も示唆することを意図していない。例えば、コンピューティング環境２３１は、様々なコンピューティングデバイス（例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータなど）のいずれかであり得る。
図２は、コントローラ１２２の態様および／または開示された焼結炉システムのいずれかの動作方法など、本明細書で説明されたイノベーションが実装され得る、適切なコンピューティング環境２３１の一般化された例を描写する。コンピューティング環境２３１は、様々な汎用または専用コンピューティングシステムにおいて革新が実装され得るので、使用または機能性の範囲に関していかなる限定も示唆することを意図していない。例えば、コンピューティング環境２３１は、様々なコンピューティングデバイス（例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータなど）のいずれかであり得る。
【0047】
コンピューティング環境２３１は、１つ以上の処理ユニット２３５、２３７およびメモリ２３９、２４１を含む。図２において、この基本構成２５１は、破線内に含まれる。処理ユニット２３５、２３７は、コンピュータ実行可能命令を実行する。処理ユニットは、汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内のプロセッサ、または任意の他のタイプのプロセッサであり得る。マルチ処理システムでは、複数の処理ユニットがコンピュータ実行可能命令を実行して、処理能力を増大させる。例えば、図２は、中央処理ユニット２３５と、グラフィック処理ユニットまたはコプロセッシングユニット２３７とを示す。有形メモリ２３９、２４１は、揮発性メモリ（例えば、レジスタ、キャッシュ、ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、または処理ユニットによってアクセス可能な２つの何らかの組合せであり得る。メモリ２３９、２４１は、処理ユニット（複数可）による実行に適したコンピュータ実行可能命令の形態である、本明細書で説明する１つ以上のイノベーションを実装するソフトウェア２３３を記憶する。
【0048】
コンピューティングシステムは、追加の特徴を有することができる。例えば、コンピューティング環境２３１は、ストレージ２６１、１つ以上の入力デバイス２７１、１つ以上の出力デバイス２８１、および１つ以上の通信接続２９１を含む。バス、コントローラ、またはネットワークなどの相互接続機構（図示せず）が、コンピューティング環境２３１の構成要素を相互接続する。典型的には、オペレーティングシステムソフトウェア（図示せず）は、コンピューティング環境２３１において実行する他のソフトウェアのためのオペレーティング環境を提供し、コンピューティング環境２３１の構成要素のアクティビティを調整する。
【0049】
有形ストレージ２６１は、取り外し可能または取り外し不可能であってもよく、磁気ディスク、磁気テープまたはカセット、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、または非一時的な方法で情報を記憶するために使用することができ、コンピューティング環境２３１内でアクセスすることができる任意の他の媒体を含む。ストレージ２６１は、本明細書で説明する１つ以上のイノベーションを実装するソフトウェア２３３のための命令を記憶することができる。
【0050】
（１つ以上の）入力デバイス２７１は、キーボード、マウス、ペン、またはトラックボールなどのタッチ入力デバイス、音声入力デバイス、走査デバイス、またはコンピューティング環境２３１に入力を与える別のデバイスであり得る。出力デバイス２７１は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ、ＣＤライタ、またはコンピューティング環境２３１からの出力を提供する別のデバイスとすることができる。
【0051】
（１つ以上の）通信接続２９１は、通信媒体を介して別のコンピューティング設備への通信を可能にする。通信媒体は、コンピュータ実行可能命令、オーディオもしくはビデオ入力もしくは出力、または変調データ信号内の他のデータなどの情報を伝達する。変調データ信号は、信号内の情報を符号化するように、その特性のうちの１つ以上が設定または変更された信号である。限定ではなく例として、通信媒体は、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、または別のキャリアを使用することができる。
【0052】
開示された方法のいずれも、１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、１つ以上の光媒体ディスク、揮発性メモリ構成要素（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭなど）、または不揮発性メモリ構成要素（フラッシュメモリまたはハードドライブなど））上に記憶され、コンピュータ（例えば、コンピューティングハードウェアを含むスマートフォンまたは他のモバイルデバイスを含む、任意の市販のコンピュータ）上で実行される、コンピュータ実行可能命令として実装され得る。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、信号および搬送波などの通信接続を含まない。開示された技術を実施するための任意のコンピュータ実行可能命令、ならびに開示された実施形態の実施中に作成され、使用される任意のデータは、１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。コンピュータ実行可能命令は、例えば、ウェブブラウザまたは他のソフトウェアアプリケーション（リモートコンピューティングアプリケーションなど）を介してアクセスまたはダウンロードされる専用ソフトウェアアプリケーションまたはソフトウェアアプリケーションの一部であり得る。そのようなソフトウェアは、例えば、単一のローカルコンピュータ（例えば、任意の適切な市販のコンピュータ）上で、または１つ以上のネットワークコンピュータを使用してネットワーク環境（例えば、インターネット、ワイドエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、クライアントサーバネットワーク（クラウドコンピューティングネットワークなど）、または他のそのようなネットワークを介して）で実行され得る。
【0053】
明確にするために、ソフトウェアベースの実装形態のいくつかの選択された態様のみが説明される。当技術分野で周知の他の詳細は省略する。例えば、開示される技術は、任意の特定のコンピュータ言語またはプログラムに限定されないことを理解されたい。例えば、開示される技術の態様は、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ、Ｐｅｒｌ、任意の他の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアによって実装することができる。同様に、開示される技術は、任意の特定のコンピュータまたはハードウェアのタイプに限定されない。適切なコンピュータおよびハードウェアの特定の詳細は周知であり、本開示で詳細に説明する必要はない。
【0054】
本明細書で説明される任意の機能は、ソフトウェアの代わりに、少なくとも部分的に、１つ以上のハードウェア論理構成要素によって実行され得ることもまた、十分に理解されるべきである。例えば、限定ではなく、使用することができる例示的なタイプのハードウェア論理構成要素は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム固有集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム固有標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）などを含む。
【0055】
さらに、ソフトウェアベースの実施形態のいずれか（例えば、コンピュータに開示された方法のいずれかを実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含む）は、適切な通信手段を介してアップロード、ダウンロード、または遠隔アクセスすることができる。そのような好適な通信手段は、例えば、インターネット、ワールドワイドウェブ、イントラネット、ソフトウェアアプリケーション、ケーブル（光ファイバーケーブルを含む）、磁気通信、電磁気通信（高周波、マイクロ波、および赤外線通信を含む）、電子通信、または他のそのような通信手段を含む。上記の例および実施形態のいずれにおいても、システム、構成要素、デバイスなどの間の要求（例えば、データ要求）、指示（例えば、データ信号）、命令（例えば、制御信号）、または任意の他の通信の提供は、有線接続または無線接続による適切な電気信号の生成および送信によるものであり得る。
【0056】
加熱要素の構成
実施形態によっては、焼結炉システムの加熱アセンブリは、ジュール加熱要素と、電源と、ジュール加熱要素を電源に結合する電気配線とを備えることができる。例えば、図４Ａは、ジュール加熱要素４０２を有する加熱アセンブリ４００を示す。電源４０４（例えば、電流源）は、それぞれの配線４０６ａ、４０６ｂによってジュール加熱要素４０２の両端に電気的に接続することができる。実施形態によっては、ジュール加熱要素４０２は、カーボンナノファイバ、カーボンペーパー、カーボンフェルト、カーボンクロス、グラファイトペーパー、グラファイトフェルト、グラファイトクロス、グラファイトフィルム、および／またはグラファイトプレートなどの導電性炭素材料から構成され得る。代替的にまたは追加的に、ジュール加熱要素４０２は、屈折性金属（例えば、タングステン）などの他の導電性材料から構成することができる。図４Ａは、矩形のシートまたはフィルム（例えば、約２ｃｍの幅および約１０ｃｍの長さを有する）として形成されたジュール加熱要素を示すが、１つ以上の企図される実施形態によれば、他の形状（例えば、規則的または任意の形状）も可能である。実施形態によっては、加熱要素４０２は、約３０秒以下で室温から焼結温度まで上昇し、約１０秒の焼結時間、次いで約５秒の急速冷却が続くことができる。
実施形態によっては、焼結炉システムの加熱アセンブリは、ジュール加熱要素と、電源と、ジュール加熱要素を電源に結合する電気配線とを備えることができる。例えば、図４Ａは、ジュール加熱要素４０２を有する加熱アセンブリ４００を示す。電源４０４（例えば、電流源）は、それぞれの配線４０６ａ、４０６ｂによってジュール加熱要素４０２の両端に電気的に接続することができる。実施形態によっては、ジュール加熱要素４０２は、カーボンナノファイバ、カーボンペーパー、カーボンフェルト、カーボンクロス、グラファイトペーパー、グラファイトフェルト、グラファイトクロス、グラファイトフィルム、および／またはグラファイトプレートなどの導電性炭素材料から構成され得る。代替的にまたは追加的に、ジュール加熱要素４０２は、屈折性金属（例えば、タングステン）などの他の導電性材料から構成することができる。図４Ａは、矩形のシートまたはフィルム（例えば、約２ｃｍの幅および約１０ｃｍの長さを有する）として形成されたジュール加熱要素を示すが、１つ以上の企図される実施形態によれば、他の形状（例えば、規則的または任意の形状）も可能である。実施形態によっては、加熱要素４０２は、約３０秒以下で室温から焼結温度まで上昇し、約１０秒の焼結時間、次いで約５秒の急速冷却が続くことができる。
【0057】
実施形態によっては、加熱アセンブリは、熱衝撃プロファイルによって誘発される機械的変動、例えば、焼結温度への加熱から生じる加熱要素の熱膨張、および焼結温度からの冷却から生じるその後の熱収縮を補償する特徴を含むことができる。例えば、図４Ｂ～図４Ｃは、熱衝撃プロファイルによって誘発される加熱要素４０２のサイズ／形状の変化に対応するための電気結合アセンブリ４１２ａ、４１２を有する例示的な加熱アセンブリ４１０を示す。例えば、各電気結合アセンブリ４１２ａ、４１２ｂは、一対の角度の付いた部材またはアーム４２２を有する付勢クリップ４１４を含むことができる。電気結合アセンブリ４１２ａ、４１２ｂは、一対の導電性プレート４１６、４１８をさらに含むことができ、それらは、加熱要素４０２の端部をそれらの間の凹部４２０内に共に挟む。各付勢クリップ４１４の角度付きアーム４２２は、プレート４１６、４１８を一緒に付勢して、加熱要素４０２の端部に確実にクランプするのに効果的であり得る。例えば、凹部４２０の高さは、プレート４１６、４１８が加熱要素４０２の端部部分を部分的に圧縮して把持するように、加熱要素４０２の厚さよりも小さくすることができる。実施形態によっては、電気結合アセンブリの構成要素は、例えば、電源４０４から加熱要素４０２への電気接続が電気配線４０６ａ、４０６ｂをそれぞれのバイアスクリップ４１４に接続することによって行われ得るように、導電性であり得る。例えば、各バイアスクリップ４１４は、金属（例えば、銅、銅被覆ステンレス鋼など）で形成することができ、各プレート４１６、４１８は、グラファイトなどの導電性炭素系材料で形成することができる。実施形態によっては、配線４０６ａ、４０６ｂは、タングステンまたは銅と銀との組合せなどの耐熱金属から形成することができる。電気結合アセンブリ４１２ａ、４１２ｂの構成は、良好な電気的接触を維持しながら加熱要素の膨張／収縮を可能にするとともに、構成金属を溶融または劣化させ得る加熱要素によって生成される高温から金属配線および／または金属クリップを少なくとも部分的に絶縁するのに有効であり得る。
【0058】
２ステージ加熱構成
実施形態によっては、例えば、予熱（例えば、基板の炭化のため、前駆体の乾燥のため、または任意の他の目的のため）を提供するために、複数の加熱ステージを同じ焼結炉ハウジング内に提供することができる。例えば、図５Ａは、２ステージ焼結炉システム５００を示すものであり、入口５０２と、出口５０６と、移動方向に沿って入口５０２と出口５０６との間に配置された内部容積５０４とを備える、および／または画定するハウジング５０８を有することができる。動作中、コンベヤベルト５２２を使用して、基板５１０ｉ（例えば、ポリマーフィルム）上の焼結されるべき材料５１２ｉを、入口５０２を介してハウジング５０８の内部容積５０４内に搬送することができる。基板５１０ｉおよび前駆体材料５１２ｉは、コンベヤベルト５２２によって、例えば、第１の加熱要素５１６の加熱領域内の予熱ステージ５１４に配置することができる。実施形態によっては、予熱ステージ５１４は、基板を炭化材料５１０ｃに変換するのに効果的であり得る。予熱ステージ５１４の後、コンベヤベルト５２２は、例えば、焼結加熱要素１１６の加熱領域１２４内において、炭化材料５１０ｃおよび前駆体材料５１２ｉを、焼結ステージで、再配置することができる。実施形態によっては、焼結ステージ５２４は、前駆体材料５１２ｉを焼結材料５１２ｓに変換するのに有効であり得る。
実施形態によっては、例えば、予熱（例えば、基板の炭化のため、前駆体の乾燥のため、または任意の他の目的のため）を提供するために、複数の加熱ステージを同じ焼結炉ハウジング内に提供することができる。例えば、図５Ａは、２ステージ焼結炉システム５００を示すものであり、入口５０２と、出口５０６と、移動方向に沿って入口５０２と出口５０６との間に配置された内部容積５０４とを備える、および／または画定するハウジング５０８を有することができる。動作中、コンベヤベルト５２２を使用して、基板５１０ｉ（例えば、ポリマーフィルム）上の焼結されるべき材料５１２ｉを、入口５０２を介してハウジング５０８の内部容積５０４内に搬送することができる。基板５１０ｉおよび前駆体材料５１２ｉは、コンベヤベルト５２２によって、例えば、第１の加熱要素５１６の加熱領域内の予熱ステージ５１４に配置することができる。実施形態によっては、予熱ステージ５１４は、基板を炭化材料５１０ｃに変換するのに効果的であり得る。予熱ステージ５１４の後、コンベヤベルト５２２は、例えば、焼結加熱要素１１６の加熱領域１２４内において、炭化材料５１０ｃおよび前駆体材料５１２ｉを、焼結ステージで、再配置することができる。実施形態によっては、焼結ステージ５２４は、前駆体材料５１２ｉを焼結材料５１２ｓに変換するのに有効であり得る。
【0059】
例えば、実施形態によっては、第１の加熱要素５１６は、それぞれの導電体フィードスルーまたはパススルー５２０ａ、５２０ｂを通過する配線を介して、電源５１８（焼結加熱要素１１６を駆動する電源１１８とは異なり得るか、または一体化され得る）に動作可能に結合されたジュール加熱要素であり得る。あるいは、実施形態によっては、第１の加熱要素５１６は、例えば、５００℃未満の温度を生成することができる、別の種類の加熱メカニズムを使用することができる。実施形態によっては、コントローラ１２２は、予熱ステージ５１４および焼結ステージ５２４の両方の加熱要素５１６、１１６の動作を制御することができる。あるいは、実施形態によっては、各ステージ５１４、５２４に対して、それらの間の通信の有無にかかわらず、別個のコントローラを設けて、それらの動作を調整することができる。
【0060】
実施形態によっては、例えば、初期予熱（例えば、基板の炭化のため、前駆体の乾燥のため、または任意の他の目的のため）を提供し、続いて焼結するために、直列に配置された焼結炉ハウジングを介して、複数の加熱ステージを提供することができる。例えば、図５Ｂは、第１の加熱ステージ５４４（例えば、予熱ステージ）および第２の加熱ステージ５５４（例えば、焼結ステージ）を有することができる２ステージ焼結炉システム５００を示す。第１の加熱ステージ５４４は、第１の入口５３２と、第１の出口５３６と、第１の入口５３２と第１の出口５３６との間に移動方向に沿って配置された第１の内部容積５３４とを備える、および／または画定する第１のハウジング５３８を含むことができる。実施形態によっては、第２の加熱ステージ５５４は、図１Ａの焼結炉システム１００または本明細書に開示される任意の他の焼結炉システムと同様の構成（例えば、ハウジング１０８、焼結加熱要素１１６など）を有することができる。
【0061】
動作中、コンベヤベルト５４２を使用して、例えば、入口５３２を通って第１の加熱要素５４６の加熱領域内の位置に搬送することによって、基板５１０ｉ（例えば、ポリマーフィルム）上の焼結されるべき材料５１２ｉを第１のハウジング５３８の第１の内部容積５３４内に搬送することができる。実施形態によっては、第１の加熱ステージ５４４は、基板を炭化材料５１０ｃに変換するのに有効であり得る。第１の加熱ステージ５４４の後、コンベヤベルト５４２は、炭化材料５１０ｃおよび前駆体材料５１２ｉを、出口５３６を介してハウジング５３８から出て、第２の加熱ステージ５５４のハウジング１０８の入口１１０に、例えば、焼結加熱要素１１６の加熱領域１２４内の位置まで搬送することができる。実施形態によっては、焼結ステージ５５４は、前駆体材料５１２ｉを焼結材料５１２ｓに変換するのに有効であり得る。
【0062】
例えば、実施形態によっては、第１の加熱要素５４６は、それぞれの導電体フィードスルーまたはパススルー５５０ａ、５５０ｂを通過する配線を介して、電源５４８（焼結加熱要素１１６を駆動する電源１１８とは異なり得るか、または一体化され得る）に動作可能に結合されたジュール加熱要素であり得る。あるいは、実施形態によっては、第１の加熱要素５４６は、例えば、５００℃未満の温度を生成することができる、別の種類の加熱メカニズムを使用することができる。実施形態によっては、コントローラ１２２は、第１の加熱ステージ５４４および第２の加熱ステージ５５４の両方の加熱要素５４６、１１６の動作を制御することができる。あるいは、実施形態によっては、各ステージ５４４、５５４に対して、それらの間の通信の有無にかかわらず、別個のコントローラを設けて、それらの動作を調整することができる。
【0063】
複数の加熱要素の構成
実施形態によっては、複数の加熱要素は、例えば、複数の焼結されるべき材料の同時または逐次バッチ処理を提供するために、同じ焼結炉ハウジング内に提供され得る。例えば、図６は、バッチ処理焼結炉システム６００を示し、このバッチ処理焼結炉システム６００は、入口６１０と、出口６１２と、入口６１０と出口６１２との間に移動方向に沿って配置された内部容積６１４とを備える、および／または画定するハウジング６１６を有することができる。バッチ処理焼結炉システム６００はまた、内部容積６１４内に配置され、例えば、それぞれの加熱領域１２４は、移動方向に沿って連続的に配置されて第１の加熱ステージ６０４、第２の加熱ステージ６０６、および第３の加熱ステージ６０８を形成するように配置された複数の加熱要素１１６を含むことができる。図６の例では、３つの加熱ステージ６０４～６０８が示されているが、１つ以上の企図される実施形態によれば、より少ないまたは追加のステージも可能である。
実施形態によっては、複数の加熱要素は、例えば、複数の焼結されるべき材料の同時または逐次バッチ処理を提供するために、同じ焼結炉ハウジング内に提供され得る。例えば、図６は、バッチ処理焼結炉システム６００を示し、このバッチ処理焼結炉システム６００は、入口６１０と、出口６１２と、入口６１０と出口６１２との間に移動方向に沿って配置された内部容積６１４とを備える、および／または画定するハウジング６１６を有することができる。バッチ処理焼結炉システム６００はまた、内部容積６１４内に配置され、例えば、それぞれの加熱領域１２４は、移動方向に沿って連続的に配置されて第１の加熱ステージ６０４、第２の加熱ステージ６０６、および第３の加熱ステージ６０８を形成するように配置された複数の加熱要素１１６を含むことができる。図６の例では、３つの加熱ステージ６０４～６０８が示されているが、１つ以上の企図される実施形態によれば、より少ないまたは追加のステージも可能である。
【0064】
動作中、コンベヤベルトを使用して、焼結されるべき材料１２８ｉのバッチを入口６１０を介して内部容積６１４内に搬送することができる。図６の図示の例では、２つの材料１２８ｉが各加熱領域１２４内に配置されているが、実施形態によっては、各加熱領域１２４内に配置することができる材料は、より少なくする（例えば、１つの材料１２８ｉ）か、または追加する（例えば、３つ以上の材料１２８ｉ）ことができる。実施形態によっては、材料１２８ｉのバッチ６０２を処理するために、加熱要素１１６は、ステージ６０４～６０８のそれぞれの加熱領域１２４内の材料１２８ｉに熱衝撃プロファイルを提供するために同時に通電され得、それによって、複数の焼結材料１２８ｓを同時に形成する。次に、コンベヤベルトを使用して、出口６１２を介して内部容積６１４から焼結材料１２８ｓのバッチを搬送し、一方、入口６１０を介して焼結されるべき材料１２８ｉの次のバッチを装填することができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、加熱ステージ６０４～６０８は、例えば、第１のステージ６０４の加熱要素１１６がその加熱領域内の材料に熱衝撃プロファイルを提供し、その後、第２のステージ６０６の加熱要素１１６がその加熱領域内の材料に熱衝撃プロファイルを提供するなど、並列ではなく、異なる時間に動作することができる。バッチ内のすべての材料が焼結されると、コンベヤベルトを使用して、バッチをハウジング６１６から運び出し、および／または次のバッチをハウジング内に処理するために装填することができる。
【0065】
冷却システム構成
熱衝撃プロファイルは、焼結炉ハウジング内に非常に高い温度（例えば、１０００～３０００℃）を生成するので、ハウジングの外面は、周囲環境および／または人間のオペレータにとって有害であり得る温度（例えば、１００℃以上の温度）を呈し得る。代替的にまたは追加的に、熱衝撃の高温は、例えば、ハウジング壁を、その構成材料の溶融温度に近づくかまたはそれを超える温度にさらすことによって、焼結炉の完全性を損なうことがある。したがって、実施形態によっては、焼結炉壁および／またはハウジングの外面の温度を所定の温度以下に維持するために、冷却システムを設けることができる。
熱衝撃プロファイルは、焼結炉ハウジング内に非常に高い温度（例えば、１０００～３０００℃）を生成するので、ハウジングの外面は、周囲環境および／または人間のオペレータにとって有害であり得る温度（例えば、１００℃以上の温度）を呈し得る。代替的にまたは追加的に、熱衝撃の高温は、例えば、ハウジング壁を、その構成材料の溶融温度に近づくかまたはそれを超える温度にさらすことによって、焼結炉の完全性を損なうことがある。したがって、実施形態によっては、焼結炉壁および／またはハウジングの外面の温度を所定の温度以下に維持するために、冷却システムを設けることができる。
【0066】
例えば、図７Ａは、ハウジング１０８の外面と熱連通する冷却システムを使用する焼結炉システム７００を示す。図示の例では、冷却システムは、ハウジング１０８の上面７０６に隣接して、その上に、またはその内部に配置された第１の流体導管７０４と、ハウジング１０８の底面７１６に隣接して、その上に、またはその内部に配置された第２の流体導管７１４と、を備えることができる。実施形態によっては、追加の導管を、ハウジング１０８の他の表面と熱連通して設けることができる（例えば、図１５Ａ～図１５Ｃの構成と同様）。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、流体導管は、ハウジング１０８のより少ない表面またはその一部に設けることができる。実施形態によっては、各流体導管７０４、７１４は、蛇行または曲折構成を有することができ、その結果、その中の流体の流れは、焼結炉ハウジング１０８内の材料の移動方向Ｔに直交するか、または移動方向Ｔと少なくとも交差する方向にあることができる。実施形態によっては、導管７０４、７１４を通る流体は、限定されないが、水、油、溶融塩などの任意のタイプの熱伝達流体を含むことができる。
【0067】
実施形態によっては、流体は、例えば、第１の導管７０４の出口から入口ライン７２０を介して第２の導管７１４に流体を導く油圧ポンプ７０８を使用して、導管７０４、７１４を通って連続的に流れることができ、第２の導管７１４の出口からの流体は、出口ライン７２２を介して第１の導管７０４の入口に再配送される。あるいは、実施形態によっては、流体は、導管７０４、７１４を通って並列に流れることができ、例えば、油圧ポンプ７０８の出力は、導管７０４、７１４のそれぞれの入口に同時に向けられ、導管７０４、７１４の出口からの排出は、油圧ポンプ７０８の入力に再配送される。直列または並列構成のいずれにおいても、第１の導管７０４を通る流体の流れの方向は、第２の導管７１４を通るものと同じであり得る。あるいは、第１の導管７０４を通る流体の流れの方向は、第２の導管７１４を通る方向と反対であり得る。
【0068】
実施形態によっては、コントローラ１２２は、例えば、外面に取り付けられたセンサ（例えば、熱電対、図示せず）に基づいて、および／または焼結炉ハウジングの外面のサーモグラフィを使用することに基づいて、ハウジング１０８の外面の温度を所定のしきい値未満（例えば、１００℃未満、または５０℃未満、または３０℃未満）に維持するように、その操作を制御するために、冷却系を制御することができる。実施形態によっては、コントローラ１２２は、例えば、導管７０４、７１４を通る流体の速度を制御するために、油圧ポンプ７０８に動作可能に結合され得る。実施形態によっては、１つ以上の導管からの出力は、例えば、導管７０４、７１４内の流体を冷却流体流７１８（例えば、空気、水、油など）と熱交換することによって冷却するために、熱交換器７１０（例えば、クロスフロー熱交換器）に導くことができる。実施形態によっては、導管７０４、７１４内の流体を冷却するために、熱交換器７１０に加えて、またはその代わりに、熱放散デバイス（例えば、ピンフィンヒートシンク、直線フィンヒートシンク、またはフレアフィンヒートシンク）を使用することができる。
【0069】
図７Ａの図示の例では、導管７０４、７１４は、蛇行構成を有するが、１つ以上の企図される実施形態によれば、他の導管構成も可能である。例えば、図７Ｂは、それぞれ表面７０６、７１６に隣接して、その上に、またはその内部に配置された第１および第２の流体導管７３４、７４４を有する冷却システムを使用する焼結炉システム７３０を示す。各流体導管７３４、７４４は、例えば、焼結炉ハウジング１０８内の材料の移動方向Ｔに平行に延在する、実質的に直線の構成を有することができる。実施形態によっては、流体は、例えば、油圧ポンプ７０８を使用して、導管７３４、７４４を通って平行に流れることができ、流体を、入口ライン７５０を介してその入口に同時に導き、出口ライン７５２を使用して、導管７３４、７４４から排出された流体をポンプ７０８の入力に再配送される。あるいは、実施形態によっては、流体は、例えば、図７Ａに示される方法と同様の方法で、導管７３４、７４４を通って連続的に流れることができる。
【0070】
シールドガスの構成
実施形態によっては、例えば、熱衝撃プロファイルの終わりにおける冷却速度を向上させるため、加熱要素の寿命を増加させるため、および／または加熱要素の信頼性を向上させるため、汚染物質が加熱領域、焼結されるべき材料、および／または焼結された焼結材料に到達するのを防ぐため、および／または任意の他の目的のために、不活性ガスの指向流を焼結炉の内部容積に提供することができる。例えば、図８Ａ～図８Ｂは、焼結されるべき材料８１０の両側に一対の加熱要素８０２ａ、８０２ｂによって形成される加熱アセンブリ８００を示す。電気配線８０４（例えば、タングステンなどの高融点金属で形成される）は、各加熱要素８０２ａ、８０２ｂの両側から、例えば、材料８１０の移動方向に垂直に延在することができる。第１のシールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂの第１の対は、第１の加熱要素８０２ａの反対側（例えば、材料の移動方向に対して）に設けることができる。第２のシールドガスノズル８０８ａ、８０８ｂの第２の対は、第２の加熱要素８０２ｂの反対側（例えば、材料の移動方向に直交する方向に対して）に設けることができる。実施形態によっては、シールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂ、８０８ａ、８０８ｂは、耐火材料（例えば、タングステンまたは炭化物）で形成することができる。
実施形態によっては、例えば、熱衝撃プロファイルの終わりにおける冷却速度を向上させるため、加熱要素の寿命を増加させるため、および／または加熱要素の信頼性を向上させるため、汚染物質が加熱領域、焼結されるべき材料、および／または焼結された焼結材料に到達するのを防ぐため、および／または任意の他の目的のために、不活性ガスの指向流を焼結炉の内部容積に提供することができる。例えば、図８Ａ～図８Ｂは、焼結されるべき材料８１０の両側に一対の加熱要素８０２ａ、８０２ｂによって形成される加熱アセンブリ８００を示す。電気配線８０４（例えば、タングステンなどの高融点金属で形成される）は、各加熱要素８０２ａ、８０２ｂの両側から、例えば、材料８１０の移動方向に垂直に延在することができる。第１のシールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂの第１の対は、第１の加熱要素８０２ａの反対側（例えば、材料の移動方向に対して）に設けることができる。第２のシールドガスノズル８０８ａ、８０８ｂの第２の対は、第２の加熱要素８０２ｂの反対側（例えば、材料の移動方向に直交する方向に対して）に設けることができる。実施形態によっては、シールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂ、８０８ａ、８０８ｂは、耐火材料（例えば、タングステンまたは炭化物）で形成することができる。
【0071】
第２の対のシールドガスノズル８０８ａ、８０８ｂは、第１の対のシールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂとは異なる配置を有することができ、例えば、加熱要素８０２ａ、８０２ｂの間に延在するコンベヤベルト、および／または加熱要素８０２ａ、８０２ｂの間の加熱領域内外への材料の搬送を収容する。実施形態によっては、シールドガスノズル８０６ａ、８０６ｂ、８０８ａ、８０８ｂは、それぞれの加熱要素８０２ａ、８０２ｂの側方端部および／またはそれぞれの加熱要素８０２ａ、８０２ｂの裏側（例えば、焼結されるべき材料８１０に面するおよび／または接触する反対側）で不活性ガスの流れを方向付けることができる。代替的または追加的に、実施形態によっては、不活性ガスの流れは、加熱器の加熱領域に向けることができる。例えば、図８Ｃは、入口８３０、出口８３２、および一対のシールドガスノズル８２４ａ、８２４ｂを含むおよび／または画定する焼結炉ハウジング８２２を有する例示的な焼結炉システム８２０を示す。シールドガスノズル８２４ａ、８２４ｂは、ハウジング８２２と一体に形成することができ、不活性ガス流８２６が加熱領域１２４に向けられ、入口８３０または出口９３２を介してハウジング８２２の内部容積からそれぞれ出るように配置することができる。シールドガスノズルおよび不活性ガス流のための他の構成も、１つ以上の企図される実施形態に従って可能である。
【0072】
圧力の印加の設定
実施形態によっては、熱衝撃プロファイルは、圧力の印加と同時に、例えば、加熱要素自体を介して、または焼結炉ハウジング内の加熱要素の近位または隣接する別の構成要素（例えば、耐火性材料で形成される）によって印加され得る。例えば、図９は、プレスを用いた例示的な焼結炉システムの動作を示す。初期搬送ステージ９００において、焼結されるべき材料１２８ｉは、コンベヤ１２６によって、入口１１０を介してハウジング１０８内の加熱領域１２４に移動することができる。加熱要素１１６は、通過９０６を通って延在し、コントローラ１２２によって制御される作動アセンブリ９０２（例えば、回転モータ）によって変位可能で、可動ステージまたは作動部材９０４（例えば、ねじ機構）上に搭載され得る。図示の例では、作動アセンブリ９０２は、ハウジング１０８の外部に配置することができ、作動部材９０４は、通過９０６を通って延在することができるが、実施形態によっては、作動部材９０４および／または作動アセンブリ９０２は、ハウジング１０８内に配置することができる。加えて、図９は、特定のタイプの作動部材および作動アセンブリを示すが、１つ以上の企図される実施形態によれば、加熱要素を焼結されるべき材料１２８ｉに向かってまたはそれから離れるように移動させるための他の機構も可能である。
実施形態によっては、熱衝撃プロファイルは、圧力の印加と同時に、例えば、加熱要素自体を介して、または焼結炉ハウジング内の加熱要素の近位または隣接する別の構成要素（例えば、耐火性材料で形成される）によって印加され得る。例えば、図９は、プレスを用いた例示的な焼結炉システムの動作を示す。初期搬送ステージ９００において、焼結されるべき材料１２８ｉは、コンベヤ１２６によって、入口１１０を介してハウジング１０８内の加熱領域１２４に移動することができる。加熱要素１１６は、通過９０６を通って延在し、コントローラ１２２によって制御される作動アセンブリ９０２（例えば、回転モータ）によって変位可能で、可動ステージまたは作動部材９０４（例えば、ねじ機構）上に搭載され得る。図示の例では、作動アセンブリ９０２は、ハウジング１０８の外部に配置することができ、作動部材９０４は、通過９０６を通って延在することができるが、実施形態によっては、作動部材９０４および／または作動アセンブリ９０２は、ハウジング１０８内に配置することができる。加えて、図９は、特定のタイプの作動部材および作動アセンブリを示すが、１つ以上の企図される実施形態によれば、加熱要素を焼結されるべき材料１２８ｉに向かってまたはそれから離れるように移動させるための他の機構も可能である。
【0073】
搬送ステージ９００の後、操作は、接触ステージ９１０に進み、作動アセンブリ９０２は、加熱領域１２４内の焼結されるべき材料１２８ｉに向かって加熱要素１１６を移動させる。次いで、操作は、焼結ステージ９２０に進むことができ、ここで、加熱要素１１６は、材料１２８ｉに熱衝撃プロファイル（例えば、図３Ａに示されるよう）を与えるように付勢され、その後、加熱要素１１６は、解放ステージ９３０において作動アセンブリ９０２によって後退させられる。次いで、操作は、次の焼結されるべき材料のセットについて繰り返すために、搬送ステージ９００に戻ることができる。
【0074】
実施形態によっては、加熱要素１１６は、例えば、熱衝撃プロファイル中に放射加熱を提供するために、搬送ステージ９００と比較して、加熱要素１１６と材料１２８ｉとの間のギャップｇを低減するように、接触ステージ９１０内に配置され得る。あるいは、実施形態によっては、加熱要素１１６は、例えば、熱衝撃プロファイル中に伝導性加熱を提供するために、搬送ステージ９００と比較して加熱要素１１６と材料１２８ｉとの間のギャップｇをなくすように、接触ステージ９１０内に配置され得る。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、加熱要素１１６が材料１２８ｉを圧縮するように接触ステージ９１０内に配置することができる。実施形態によっては、コンベヤ１２６は、加熱要素１１６に向かって静止していてもよく、または別々に移動可能であってもよい別の加熱要素と置き換えることができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、コンベヤ１２６は、高温プラテンまたは支持体（例えば、炭素系材料または耐火性材料から形成される）によって置き換えることができ、またはその一部を支持することができ、この高温プラテンまたは支持体は、静止しているか、または加熱要素１１６に向かって別個に移動可能であり得る。
【0075】
一体的な加熱および搬送構成
実施形態によっては、加熱要素は、搬送アセンブリと一体化され得るか、または搬送アセンブリの一部であり得る。例えば、図１０は、加熱領域１０２４内の材料１２８ｉを所望の熱衝撃プロファイルに供するための加熱要素としてコンベヤベルト１００２の一部１０１６を使用する例示的な焼結炉システム１０００を示す。実施形態によっては、部分１０１６は、ジュール加熱要素として機能することができる。このような実施形態では、コンベヤベルトは、炭素、グラファイト、金属、またはこれらの組合せなどの導電性材料で形成することができる。電気インターフェース１００４ａ、１００４ｂは、部分１０１６と電気的に接触し、ジュール加熱を行うために、その部分に電流パルスを印加するように構成され得る。例えば、電気インターフェース１００４ａ、１００４ｂは、１つ以上の導電性ローラ、１つ以上のスリップリングインターフェースなどを備えることができる。動作中、コンベヤベルト１００２は、ハウジング１００８の入口１０１０と出口１０１２との間に延在することができ、支持ローラ１００６ａ、１００６ｂによってその中に支持することができる（例えば、図示のように内部容積１０１４内に配置され、高融点金属で形成されるか、またはハウジングの外側に配置され、金属で形成される）。実施形態によっては、ハウジングは、例えば、焼結炉ハウジング１００８の壁を過度の温度から保護するために（例えば、ハウジング１００８のサイズが加熱領域の容積の１００倍未満であるとき）、内部容積１０１４内のコンベヤベルト１００２の両側に断熱材１０１８、１０２２をさらに含むことができる。
実施形態によっては、加熱要素は、搬送アセンブリと一体化され得るか、または搬送アセンブリの一部であり得る。例えば、図１０は、加熱領域１０２４内の材料１２８ｉを所望の熱衝撃プロファイルに供するための加熱要素としてコンベヤベルト１００２の一部１０１６を使用する例示的な焼結炉システム１０００を示す。実施形態によっては、部分１０１６は、ジュール加熱要素として機能することができる。このような実施形態では、コンベヤベルトは、炭素、グラファイト、金属、またはこれらの組合せなどの導電性材料で形成することができる。電気インターフェース１００４ａ、１００４ｂは、部分１０１６と電気的に接触し、ジュール加熱を行うために、その部分に電流パルスを印加するように構成され得る。例えば、電気インターフェース１００４ａ、１００４ｂは、１つ以上の導電性ローラ、１つ以上のスリップリングインターフェースなどを備えることができる。動作中、コンベヤベルト１００２は、ハウジング１００８の入口１０１０と出口１０１２との間に延在することができ、支持ローラ１００６ａ、１００６ｂによってその中に支持することができる（例えば、図示のように内部容積１０１４内に配置され、高融点金属で形成されるか、またはハウジングの外側に配置され、金属で形成される）。実施形態によっては、ハウジングは、例えば、焼結炉ハウジング１００８の壁を過度の温度から保護するために（例えば、ハウジング１００８のサイズが加熱領域の容積の１００倍未満であるとき）、内部容積１０１４内のコンベヤベルト１００２の両側に断熱材１０１８、１０２２をさらに含むことができる。
【0076】
焼結されるべき材料１２８ｉは、加熱領域１０２４に搬送され得、ここで、電気的インターフェース１００４ａ、１００４ｂの間の部分１０１６を通過する電流は、材料１２８ｉを所望の熱衝撃プロファイルにさらす。実施形態によっては、コンベヤベルトが静止している間に、例えば、材料１２８ｉが加熱領域内に移動した後に、電流を印加することができる。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、コンベヤベルトが例えば連続的に動作し続けている間に、電流を印加することができる。そのような実施形態では、コンベヤベルトの速度、加熱領域１０２４のサイズ、および／または電流のタイミングは、それらの組合せにより、加熱領域１０２４を通過する各材料がそれぞれの熱衝撃プロファイルを受けるように適合され得る。
【0077】
例示的な焼結炉システム
図１１Ａ～１１Ｂは、例えばロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１１００およびその動作を示す。高温焼結炉システム１１００は、一対の対向する加熱要素、例えば、放射加熱を提供するための上側加熱要素１１１２と、ローラ１１０４（例えば、ステンレス鋼などの金属で形成される）によって支持される（例えば、炭素で形成される）コンベヤフィルム１１０２によって担持される焼結されるべき材料に伝導加熱を提供するための下側加熱要素１１１４とを使用する。例えば、コンベヤフィルム１１０２は、入力ステージ１１００ａで示されるように、前駆体を有する基板材料１１２８ｉ（例えば、グリーンテープ）を、入口領域１１２４から加熱領域１１１０に向かって搬送することができる。基板材料１１２８ｉは、（例えば、タングステンなどの高融点金属で形成された）材料搬送ローラ１１０６によって、搬送ステージ１１００ｂにおいてコンベヤフィルム１１０２から搬送され、ステージ１１００ｃにおいて加熱要素１１１４の上面上に配置され得る。加熱要素１１１２、１１１４（例えば、ジュール加熱カーボンストリップ）は、迅速な合成（例えば、固体反応）および反応焼結のために、加熱領域１１１０内で基板１２８ｉを迅速に加熱することができる。例えば、不活性雰囲気中で、加熱要素１１１２、１１１４は、少なくとも２０００℃（例えば、≧３０００℃）の温度を提供することができ、これは、セラミックス物質を合成し、焼結するのに充分であり得る。実施形態によっては、加熱要素１１１２、１１１４は、約３０秒以下で室温から焼結温度まで上昇し、その後、約１０秒の焼結時間が続き、次いで、約５秒で室温まで急速に冷却することができる。焼結後、焼結材料１１２８ｓは、ステージ１１００ｄに示されるように、加熱要素１１１４を回転軸１１１８の周りで旋回させる傾斜機構１１２０（例えば、炭化物などの耐火性セラミックで形成される）によって搬送され得る。出力ステージ１１００ｅにおいて、焼結材料１１２８ｓは、その後の処理または使用のために、コンベヤフィルム１１０２によって出口領域１１２６に移動され得る。
図１１Ａ～１１Ｂは、例えばロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１１００およびその動作を示す。高温焼結炉システム１１００は、一対の対向する加熱要素、例えば、放射加熱を提供するための上側加熱要素１１１２と、ローラ１１０４（例えば、ステンレス鋼などの金属で形成される）によって支持される（例えば、炭素で形成される）コンベヤフィルム１１０２によって担持される焼結されるべき材料に伝導加熱を提供するための下側加熱要素１１１４とを使用する。例えば、コンベヤフィルム１１０２は、入力ステージ１１００ａで示されるように、前駆体を有する基板材料１１２８ｉ（例えば、グリーンテープ）を、入口領域１１２４から加熱領域１１１０に向かって搬送することができる。基板材料１１２８ｉは、（例えば、タングステンなどの高融点金属で形成された）材料搬送ローラ１１０６によって、搬送ステージ１１００ｂにおいてコンベヤフィルム１１０２から搬送され、ステージ１１００ｃにおいて加熱要素１１１４の上面上に配置され得る。加熱要素１１１２、１１１４（例えば、ジュール加熱カーボンストリップ）は、迅速な合成（例えば、固体反応）および反応焼結のために、加熱領域１１１０内で基板１２８ｉを迅速に加熱することができる。例えば、不活性雰囲気中で、加熱要素１１１２、１１１４は、少なくとも２０００℃（例えば、≧３０００℃）の温度を提供することができ、これは、セラミックス物質を合成し、焼結するのに充分であり得る。実施形態によっては、加熱要素１１１２、１１１４は、約３０秒以下で室温から焼結温度まで上昇し、その後、約１０秒の焼結時間が続き、次いで、約５秒で室温まで急速に冷却することができる。焼結後、焼結材料１１２８ｓは、ステージ１１００ｄに示されるように、加熱要素１１１４を回転軸１１１８の周りで旋回させる傾斜機構１１２０（例えば、炭化物などの耐火性セラミックで形成される）によって搬送され得る。出力ステージ１１００ｅにおいて、焼結材料１１２８ｓは、その後の処理または使用のために、コンベヤフィルム１１０２によって出口領域１１２６に移動され得る。
【0078】
実施形態によっては、加熱要素１１１２、１１１４のいずれかまたは両方は、カーボンペーパー、カーボンフェルト、カーボンクロス、グラファイトペーパー、グラファイトフェルト、グラファイトクロス、グラファイトフィルム、またはグラファイトプレートなどの導電性カーボン材料から構成され得る。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、他の導電性材料または、複合体を加熱要素１１１２、１１１４に使用することができる。実施形態によっては、加熱要素１１１２、１１１４は、焼結されるべき材料１１２８ｉのサイズに基づいて、および／または（例えば、焼結材料１１２８ｓの十分なスループットを提供するために）製造ニーズを満たすようにサイズを決定することができる。例えば、加熱要素１１１２、１１１４は、約２ｃｍの幅および約１０ｃｍの長さを有することができる（例えば、材料の移動方向に平行な平面内）。１つ以上の考えられる実施形態によれば、加熱要素の他の形状およびサイズも可能である。実施形態によっては、上側加熱要素１１１２と材料１１２８ｉとの間の距離は、上側加熱要素を支持および／または移動するように構成され得るシフトガイド１１２２によって調整され得る。例えば、シフトガイド１１２２は、炭化ケイ素、炭化ホウ素などの耐火性セラミックで形成することができる。
【0079】
加熱要素１１１２、１１１４が導電性材料で作られるとき、それらの加熱要素は、電流を加熱要素の導電性材料に通す電源（図示せず）によって、配線ケーブル１１１６（例えば、タングステンなどの耐熱性金属、または銅と銀の組み合わせで形成される）を介して加熱され得る。加熱要素１１１２、１１１４の導電性材料を通る電流の量は、加熱速度に対応することができる。加熱速度および電源は、加熱要素１１１２、１１１４の導電性材料を通る所望の量の電流を供給することによって、コントローラ（図示せず）によって制御することができる。
【0080】
図１２Ａ～１２Ｂは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１２００の別の構成を示す。加熱要素１１１２、１１１４、搬送アセンブリ、および焼結炉システム１２００の動作は、図１２Ａ～図１２Ｂに関して上述したものと同様とすることができるが、焼結炉システム１２００は、加熱要素１１１２、１１１４に、また、それによって、焼結されるべき材料１１２８ｉに圧力を加える機構をさらに含むことができる。例えば、圧力アプリケータ１２０２（例えば、プラテン）は、作動機構１２０４（例えば、連結ロッド）を介して制御されて、焼結中に材料に圧力を加えることができ、その結果、より高い密度を有する焼結材料をもたらすことができる。実施形態によっては、加えられる圧力の量は、所望の密度および／または任意の他のパラメータに基づいて、コントローラ（図示せず）によって電子的に制御することができる。例えば、圧力アプリケータ１２０２、作動機構１２０４、またはその両方は、炭化ケイ素などの耐火性セラミックで形成することができる。あるいは、実施形態によっては、圧力は、液圧プレート、ロボット／機械アーム、または任意の他の機械的圧力印加機構などの他のタイプの機構によって、加熱要素１１１２、１１１４および材料１１２８ｉに印加され得る。
【0081】
図１３Ａ～１３Ｂは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１３００の別の構成を示す。図示の例では、上側加熱要素１３１４は、可動であり得、例えば、加熱要素１３１４とコンベヤフィルム１３０２との間のギャップ１３１２をなくすことによって、（例えば、タングステンなどの耐火性材料から形成される）配線導体ガイド１３１６によって焼結されるべき材料１３２８ｉと接触するように配置され得る。（例えば、炭素で形成された）コンベヤフィルム１３０２は、別途別個の加熱要素への搬送を必要とすることなく、入口領域１３２４から出口領域１３２６まで材料（例えば、焼結されるべき材料１３２８ｉおよび焼結された材料１３２８ｓ）を搬送することができる。むしろ、配線電流導体１３０６（例えば、タングステンなどの耐火性材料で形成される）は、加熱領域１３１０内のコンベヤフィルム１３０２の部分１３０８を付勢して、下側加熱要素として作用し、一方、ローラ１３０４（例えば、ステンレス鋼などの金属で形成される）は、コンベヤフィルムを支持し、加熱領域１３１０から離れるように移動させる。図示されていないが、コンベヤフィルム１３０２を移動させるコンベヤシステムは、１つ以上のモータ、１つ以上のコントローラ、および／または他の従来の構成要素を含むことができる。実施形態によっては、コントローラは、加熱要素１３０８、１３１４を加熱するために電源（例えば、電流源）を制御することができ、および／または加熱領域１３１０へ／から材料を進めるようにコンベヤシステムを制御することができ、および／または加熱領域１３１０へ／加熱領域１３１０から上側加熱要素１３１４を移動させるために、導体ガイド１３１６を制御することができる。
【0082】
図１４Ａ～１４Ｂは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１４００の別の構成を示す。加熱要素１３０８、１３１４、搬送アセンブリ、および焼結炉システム１４００の動作は、図１３Ａ～１３Ｂに関して上述したものと同様であり得るが、焼結炉システム１３００は、加熱要素１３０８、１３１４に圧力を加えるための機構、例えば、図１２Ａ～１２Ｂに関して上述したものと同様に動作する作動機構１２０４（例えば、連結ロッド）を介して制御される圧力アプリケータ１２０２（例えば、プラテン）をさらに含むことができる。
【0083】
図１５Ａ～１５Ｃは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１５００の別の構成を示す。焼結炉システム１５００の加熱要素、搬送アセンブリ、および動作は、図１２Ａ～図１２Ｂに関して上述したシステム１２００のものと同様とすることができるが、焼結炉システム１５００は、焼結炉ハウジング１５０２および冷却システムをさらに含むことができる。焼結炉ハウジング１５０２は、１つ以上のシールドガス入口ポート１５０６と、入口ポート１５０４と、出口ポート１５１４とを備え、および／または画定することができる。実施形態によっては、例えば、加熱要素の耐用年数を増加させるために、および／またはハウジング１５０２内に不活性ガス環境を提供するために、不活性ガス（例えば、アルゴン、窒素、アルゴン／水素混合物）の周期的または連続的な流れが、ガス入口ポート１５０６を通して提供され得る。実施形態によっては、冷却システムは、焼結炉ハウジング１５０２の上面、底面、および側面上に（例えば、接触または隣接して）配置された蛇行冷却導管１５０８ａ～１５０８ｄを備えることができる。あるいは、実施形態によっては、導管１５０８ａ～１５０８ｄは、例えば、その外面の下であるが、ハウジングの内部容積の外側に配置される（例えば、ハウジングの壁内に埋め込まれる）、ハウジング１５０２の中に一体化され得る。加熱要素によって生成される加熱力に応じて、導管１５０８ａ～１５０８を通って流れる作動流体は、水、油、液体窒素などであり得る。実施形態によっては、超高速冷却速度（例えば、少なくとも１００～５００℃／ｓ）を達成するために、加熱器と焼結炉炉ハウジングとの間のサイズ比（内部容積の長さ（例えば、入口から出口まで）に対する加熱領域の長さ）は、１００～１０００（両端値を含む）の範囲内であり得る。
【0084】
図１６Ａ～１６Ｃは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１６００の別の構成を示す。焼結炉システム１６００の加熱要素、搬送アセンブリ、および動作は、図１１Ａ～図１１Ｂに関して上述したシステム１１００のものと同様とすることができるが、焼結炉システム１６００は、断熱材料１６０４、１６０６を有する焼結炉ハウジング１６０２をさらに含むことができる。焼結炉ハウジング１６０２は、１つ以上のシールドガス流路１６０８ａ、１６０８ｂ（例えば、絶縁材料１６０４内に形成される）、入口ポート１６１０、および出口ポート１６１２を備え、および／または画定することができる。実施形態によっては、不活性ガス（例えば、アルゴン、窒素、アルゴン／水素混合物）の周期的または連続的な流れが、ガス流路１６０８ａ、１６０８ｂを介して（例えば、ガス入口ポート１６１４を介して）、例えば、加熱要素の耐用年数を延ばすために、および／またはハウジング１６０２内に不活性ガス環境を提供するために、提供され得る。例えば、絶縁材料１６０４、１６０６は、ガラス繊維、多孔質セラミック、エアロゲルなどで形成することができる。実施形態によっては、断熱材料１６０４、１６０６のサイズ（例えば、厚さ）は、熱衝撃プロセス中の焼結炉ハウジング１６０２の外側または外面上の最大温度の要件、ならびに断熱材料の対応する熱伝導率に基づいて決定することができる。
【0085】
断熱を伴う焼結炉システムと断熱を伴わない焼結炉システムとの間の相対的なサイズを示すために、図１７Ａは、図１５Ａ～１５Ｂに関して上述したものと同様の焼結炉システム１５００を示し、図１７Ｂは、図１６Ａ～１６Ｂに関して上述したものと同様の焼結炉システム１６００を示す。実施形態によっては、断熱材の使用により、焼結炉システム１６００が外部設置面積ならびに内部容積のサイズ（例えば、容積１６２０＞＞容積１５１０）に関して、焼結炉システム１５００よりもはるかに小さいことを可能にすることができる。より大きな焼結炉システム１５００（能動的冷却機構を有するか、または有さない）内での十分な冷却を可能にするために、内部容積１５１０のサイズは、加熱領域１５１２のサイズよりもはるかに大きくすることができる。内部容積１５１０の側壁に対する加熱領域の位置決めおよび／またはサイズは、また、熱衝撃プロファイルの修了時における十分な冷却を可能にするように、および／またはハウジングの外部の高温の連通を最小化または低減するようにカスタマイズすることができる。
【0086】
例えば、Ｌｉｎｌｅｔ（例えば、入口１５０４から加熱領域１５１２の最も近い端部（例えば、加熱要素１１１４の縁部）までの長さ）、Ｌｏｕｔｌｅｔ（例えば、出口１５１４から加熱領域１５１２の最も近い端部（例えば、加熱要素１１１４の縁部）までの長さ）、またはその両方は、加熱領域１５１２の幅よりも大きい（例えば、少なくとも５ｘまたは少なくとも５０ｘ）ものとすることができる。代替的にまたは追加的に、Ｌｔｏｐ（例えば、内部容積１５１０の上端から加熱領域１５１２の最も近い端部（例えば、加熱要素１１１４の上面）までの間の高さ）、Ｌｂｏｔｔｏｍ（例えば、内部容積１５１０の下端から加熱領域１５１２の最も近い端部（例えば、加熱要素１１１４の上面）までの間の高さ）、またはその両方は、加熱領域の高さよりも高い（例えば、少なくとも５ｘまたは少なくとも５０ｘ）ものであることができる。
【0087】
図１８Ａ～１８Ｂは、例えば、ロールツーロール処理のための高温焼結炉システム１８００の別の構成を示す。高温焼結炉システム１８００は、コンベヤ基板１８１０によって搬送される材料をそれらの間で加熱するために、一対の対向する加熱要素、例えば、上側加熱要素１８０８および下側加熱要素１８１８を使用する。図示のロールツーロール構成では、コンベヤ基板１８１０が入力ローラ１８２０から供給され、搬送ローラ１８２４（例えば、タングステンなどの高融点金属で形成される）を介して加熱要素１８０８、１８１８の間の加熱領域に供給され、次いで、焼結後に出力ローラ１８２２に巻き付けられ得る。焼結炉システム１８００は、また、加熱領域の両側に配置された一対の一次外殻部材１８０２、１８１２を有することができ、加熱要素１８０８、１８１８がそれらの間に配置される。焼結炉システム１８００は、また、加熱領域の入口端部においてコンベヤ基板１８１０の両側に配置された第１の対の二次外殻部材１８０４ａと、加熱領域の出口端部においてコンベヤ基板１８１０の両側に配置された第２の対の二次外殻部材１８０４ｂとを有することができる。第１の対の二次外殻部材１８０４ａは、協働して、コンベヤ基板１８１０が延びる入口ポートを形成することができ、第２の対の二次外殻部材１８０４ｂは、協働して、コンベヤ基板１８１０が延びる出口ポートを形成することができる。実施形態によっては、一次外殻部材１８０２は、隣接する二次外殻部材１８０４ａ、１８０４ｂと協働して、不活性ガスの流れのためのそれぞれの入口導管１８０６ａ、１８０６ｂを形成することができ、一次外殻部材１８１２は、隣接する二次外殻部材１８０４ａ、１８０４ｂと協働して、不活性ガスの流れのためのそれぞれの入口導管１８１６ａ、１８１６ｂを形成することができる。
【0088】
図１９Ａは、例えば、連続コンベヤセットアップ構成を使用する高温焼結炉システム１９００の別の構成を示す。コンベヤフィルム１９０８は、サンプル供給機構１９１０（例えば、ロボット配置ユニット）によって加熱領域１９１６の上流の入力領域１９１４に装填される、焼結されるべき材料１９１２ｉ（例えば、グリーンテープなどの前駆体基板）を搬送することができる。コンベヤフィルム１９０８は、１つ以上の駆動ローラ１９０２、１９０６によって移動され、１つ以上の方向転換ローラ１９０４によって支持されて、例えば、加熱要素１９１８、１９２４の加熱領域１９１６内に材料１９１２ｉを位置決めすることができる。加熱要素１９１８、１９２４は、例えばシフトガイド１９２０（例えば、炭化物などの耐火性セラミックから形成される）を介して、材料１９１２ｉの方向（例えば、５～２０ｃｍを含む）に向けて、および／または材料１９１２ｉと接触するように移動され得る。例えば、配線１９２２、１９２６（例えば、タングステンなどの耐火性金属で形成される）を介して加熱要素１９１８、１９２４に電流を印加することによって、焼結されるべき材料１９１２ｉは、放射線および／または伝導を介して急速に加熱されて、その焼結されるべき材料１９１２ｉを焼結された焼結材料１９１２ｓに変換する均一な高温環境を形成することができる。焼結された焼結材料１９１２ｓは、サンプル選択機構１９２８（例えば、ロボットピッカーユニット）を使用して、例えば、加熱領域１９１６の下流の出口領域１９３０において、コンベヤフィルム１９０８から除去することができる。単一の材料１９１２ｉを一度に処理するための単一の加熱領域１９１６であるが、例えば図１９Ｂのシステム１９５０によって示されるように、複数の材料１９１２ｉの同時バッチ処理１９５６のために、複数の加熱要素対１９１８ａ～ｃ、１９２４ａ～ｃおよび対応する加熱領域を設けることができる。
【0089】
図２０は、例えば、連続コンベヤセットアップ構成を用いる高温焼結炉システム２０００の別の構成を示す。コンベヤフィルム２００８は、粒子ディスペンサ２０１２から加熱領域２０１６の上流の入力領域２０１８に堆積される、焼結されるべき材料２０１４ｉ（例えば、粉末などの材料前駆体粒子）を搬送することができる。コンベヤフィルム２００８は、１つ以上の駆動ローラ２００２、２００６によって移動され、１つ以上の方向転換ローラ２００４によって支持されて、例えば、加熱要素１９１８、１９２４の加熱領域２０１６内に材料２０１４ｉを位置決めすることができる。加熱要素１９１８、１９２４は、例えばシフトガイド１９２０（例えば、炭化物などの耐火性セラミックから形成される）を介して、材料２０１４ｉに向かって（例えば、５～２０ｃｍの間隔を有する）、および／または、材料２０１４ｉと接触するように移動させることができる。加熱要素１９１８、１９２４に、例えば、配線１９２２、１９２６（例えば、タングステンなどの耐火性金属で形成される）を介して電流を印加することによって、材料２０１４ｉは、放射線および／または伝導を介して急速に加熱されて、焼結されるべき材料２０１４ｉを焼結された焼結材料２０１４ｓ（例えば、焼結された焼結粒子）に変換する均一な高温環境を形成することができる。焼結材料２０１４ｓは、例えば、加熱領域２０１８の下流の出口領域２０２０において、コンベヤフィルム２００８から除去され、粒子コレクタ２０２２に収集され得る。代替的にまたは追加的に、実施形態によっては、前駆体材料は、コンベヤフィルム２００８と一体化される（例えば、予め堆積されるか、またはその中に埋め込まれる）ことができ（例えば、ロールツーロール構成で）、その場合、粒子ディスペンサ２０１２および／またはコレクタ２０２２は、省略されてもよい。
【0090】
図２１Ａ～図２１Ｂは、例えば、フライスルー多孔質反応器セットアップを使用する高温焼結炉システム２１００の別の構成を示す。システム２１００は、例えば、電気接点２１２２ａ、２１２２ｂ（例えば、銀ペーストなどの導電性ペースト）を介して電源に電気的に接続された多孔質の加熱要素２１１８を有することができる。図２１Ａは、単一の加熱要素２１１８を示しているが、実施形態によっては、２つ以上の加熱要素を、例えば、直列配置（例えば、順次の加熱器間に１～５ｃｍの間隔を有する）で提供することができる。１つ以上の前駆体粉末２１１４ｉ（例えば、金属亜硝酸塩、金属塩化物など）は、粒子ディスペンサ２１１２を介して流体懸濁混合マニホールド２１０６（例えば、粉末注入領域）に提供され得、そこで、ガス入口２１０２に提供されるキャリアガス２１０４（例えば、アルゴン、窒素などの不活性ガス）と組み合わされ、そのキャリアガスによって搬送される。ガス－粉末流は、次に、焼結炉の内部容積２１１０（例えば、石英管）にアクセスするために、入口インターフェース２１０８に提供される。ガス流は、粒子２１１４ｉを加熱領域２１１６に搬送し、多孔質の加熱要素２１１８（例えば、１０μｍ～１０ｍｍの範囲内の孔径を有する）を通して搬送することができ、それによって、粒子は、熱衝撃プロファイルにさらされて、焼結粒子２１１４ｓに変換することができる。焼結粒子２１１４ｓは、出口インターフェース２１２０で焼結炉から出ることができ、サンプルコレクタ２１２２（例えば、粒子２１１４ｓを捕捉するのに十分に小さいサイズを有するフィルタ部材またはメッシュ）によって出口ガス流２１２４から分離することができる。
【0091】
図２２は、例えば、重力に依存するフライスルー反応器構成を使用する高温焼結炉システム２２００の別の構成を示す。システム２１００と同様に、１つ以上の前駆体粒子２２１４ｉ（例えば、金属亜硝酸塩、金属塩化物など）は、粒子ディスペンサ２２１２を介して提供することができ、粒子ディスペンサは、（例えば、重力の方向に実質的に平行に配置された）一対の加熱要素２２０４ａ、２２０４ｂの間の加熱領域の入口端２２０２から加熱領域の出口端２２０８まで、重力２２０６の作用下で流れる。粒子２２１４ｉが加熱要素２２０４ａ、２２０４ｂの間を通過するとき、粒子は、熱衝撃プロファイルにさらされて、焼結された焼結粒子２２１４ｓに変換され得、その焼結粒子は、次に、粒子コレクタ２２１０において収集され得る。
【0092】
開示された技術の更なる追加の例
開示された主題の上述の実装を考慮して、本出願は、以下に列挙される項における追加の例を開示する。単独での付記の１つの特徴、または組み合わせて得られた付記の２つ以上の特徴、および任意選択で、１つ以上の更なる付記の１つ以上の特徴と組み合わせた更なる例も、本出願の開示の範囲内に含まれることに留意されたい。
開示された主題の上述の実装を考慮して、本出願は、以下に列挙される項における追加の例を開示する。単独での付記の１つの特徴、または組み合わせて得られた付記の２つ以上の特徴、および任意選択で、１つ以上の更なる付記の１つ以上の特徴と組み合わせた更なる例も、本出願の開示の範囲内に含まれることに留意されたい。
【0093】
付記１．
以下を含む焼結炉：
内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定するハウジング；
入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、加熱領域を温度プロファイルに供するように構築されている加熱要素；
１つ以上の基板をハウジング、ハウジングの内部、およびハウジングの外部に移動させるように構成された搬送アセンブリ；
少なくとも１つの加熱要素および搬送アセンブリに動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに制御システムに、以下のことを行わせる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備える制御システム；
(ａ) 搬送アセンブリを介して、１つ以上の前駆体をその上に有する第１の基板を、入口を通って加熱領域に移動させること；
(ｂ) 少なくとも１つの加熱要素を介して、加熱領域内の第１の基板を、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度にさらすこと；
(ｃ) 搬送アセンブリを介して、加熱領域から出口を通って、１つ以上の焼結材料を上に有する第１の基板を移動させること。
以下を含む焼結炉：
内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定するハウジング；
入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、加熱領域を温度プロファイルに供するように構築されている加熱要素；
１つ以上の基板をハウジング、ハウジングの内部、およびハウジングの外部に移動させるように構成された搬送アセンブリ；
少なくとも１つの加熱要素および搬送アセンブリに動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに制御システムに、以下のことを行わせる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備える制御システム；
(ａ) 搬送アセンブリを介して、１つ以上の前駆体をその上に有する第１の基板を、入口を通って加熱領域に移動させること；
(ｂ) 少なくとも１つの加熱要素を介して、加熱領域内の第１の基板を、第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度にさらすこと；
(ｃ) 搬送アセンブリを介して、加熱領域から出口を通って、１つ以上の焼結材料を上に有する第１の基板を移動させること。
【0094】
付記２．
少なくとも１つの加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらの任意の組合せから形成されるジュール加熱要素を含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記１の焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらの任意の組合せから形成されるジュール加熱要素を含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記１の焼結炉。
【0095】
付記３．
少なくとも１つの加熱要素は、シートまたはフィルムとして形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、シートまたはフィルムとして形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２のいずれか１つの焼結炉。
【0096】
付記４．
各加熱要素について：
それぞれの加熱要素の第１の端部に結合された第１の導電性固定具；
それぞれの加熱要素の第１の端部の反対側にある第２の端部に結合された第２の導電性固定具；
第１の導電性固定具に結合され、第１の導電性固定具およびそれぞれの加熱要素の第１の端部にクランプ力を印加する第１の金属クリップ；
第２の導電性固定具に結合され、それぞれの加熱要素の第２の導電性固定具および第２の端部にクランプ力を印加する第２の金属クリップと、
を備える、本明細書のいずれかの項または例の焼結炉、特に、付記１～３のいずれか１つの焼結炉。
各加熱要素について：
それぞれの加熱要素の第１の端部に結合された第１の導電性固定具；
それぞれの加熱要素の第１の端部の反対側にある第２の端部に結合された第２の導電性固定具；
第１の導電性固定具に結合され、第１の導電性固定具およびそれぞれの加熱要素の第１の端部にクランプ力を印加する第１の金属クリップ；
第２の導電性固定具に結合され、それぞれの加熱要素の第２の導電性固定具および第２の端部にクランプ力を印加する第２の金属クリップと、
を備える、本明細書のいずれかの項または例の焼結炉、特に、付記１～３のいずれか１つの焼結炉。
【0097】
付記５．
第１の導電性固定具、第２の導電性固定具、またはそれらの両方は、１つ以上のグラファイトプレートを備え；
第１の金属クリップ、第２の金属クリップ、またはそれらの両方は、銅被覆を有する銅クリップまたはステンレス鋼クリップを備え、
または上記のものの任意の組合せを含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４の焼結炉。
第１の導電性固定具、第２の導電性固定具、またはそれらの両方は、１つ以上のグラファイトプレートを備え；
第１の金属クリップ、第２の金属クリップ、またはそれらの両方は、銅被覆を有する銅クリップまたはステンレス鋼クリップを備え、
または上記のものの任意の組合せを含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４の焼結炉。
【0098】
付記６．
電流源と、
電流源を第１および第２の金属クリップに結合する電気配線と、を備え、
制御システムは、電流源に動作可能に結合され、コンピュータ可読記憶媒体は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、電流源を制御させて、電気配線を介して、少なくとも１つの加熱要素に電流パルスを印加して、前記第１の基板を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４～５のいずれか１つの焼結炉。
電流源と、
電流源を第１および第２の金属クリップに結合する電気配線と、を備え、
制御システムは、電流源に動作可能に結合され、コンピュータ可読記憶媒体は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、電流源を制御させて、電気配線を介して、少なくとも１つの加熱要素に電流パルスを印加して、前記第１の基板を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４～５のいずれか１つの焼結炉。
【0099】
付記７．
電気配線は、高融点金属を含むか、または電気配線がタングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６の焼結炉。
電気配線は、高融点金属を含むか、または電気配線がタングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６の焼結炉。
【0100】
付記８．
入口と出口との間のハウジング内の移動長さと加熱領域の長さとの比は、少なくとも１００：１であり；
加熱領域の容積に対する内部容積の容積の比は、少なくとも１００：１であるか、または前記の両方である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～７のいずれか１つの焼結炉。
入口と出口との間のハウジング内の移動長さと加熱領域の長さとの比は、少なくとも１００：１であり；
加熱領域の容積に対する内部容積の容積の比は、少なくとも１００：１であるか、または前記の両方である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～７のいずれか１つの焼結炉。
【0101】
付記９．
移動長さと加熱領域の長さの比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲であり；
加熱領域の体積に対する内部体積の体積の比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲内であり；
または上記の両方である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～７の焼結炉。
移動長さと加熱領域の長さの比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲であり；
加熱領域の体積に対する内部体積の体積の比は、１００：１以上１０００：１以下の範囲内であり；
または上記の両方である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～７の焼結炉。
【0102】
付記１０．
第１の温度は、１０００～３０００℃であり；
第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第１の期間の開始時に、第１の温度への加熱速度は、少なくとも１０２℃／ｓであり；
第１の期間の終わりに、第１の温度からの冷却ランプ速度は、少なくとも１０３℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～９のいずれか１つの焼結炉。
第１の温度は、１０００～３０００℃であり；
第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第１の期間の開始時に、第１の温度への加熱速度は、少なくとも１０２℃／ｓであり；
第１の期間の終わりに、第１の温度からの冷却ランプ速度は、少なくとも１０３℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～９のいずれか１つの焼結炉。
【0103】
付記１１．
第１の基板は、ポリマーを含み、
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、（ｂ）の前に、
(ｄ) ハウジング内の少なくとも１つの加熱要素または別の加熱要素を介して、第１の基板のポリマーを炭化するように、第１の基板を第１の温度未満の温度にさらす、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１０のいずれか１つの焼結炉。
第１の基板は、ポリマーを含み、
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、（ｂ）の前に、
(ｄ) ハウジング内の少なくとも１つの加熱要素または別の加熱要素を介して、第１の基板のポリマーを炭化するように、第１の基板を第１の温度未満の温度にさらす、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１０のいずれか１つの焼結炉。
【0104】
付記１２．
第１の基板は、ポリマーを含み、
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、（ａ）の前に、
(ｄ) 少なくとも１つの外部加熱要素を介して、第１の基板のポリマーを炭化するように、第１の基板を第１の温度未満の温度にさらす、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１０のいずれか１つの焼結炉。
第１の基板は、ポリマーを含み、
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、（ａ）の前に、
(ｄ) 少なくとも１つの外部加熱要素を介して、第１の基板のポリマーを炭化するように、第１の基板を第１の温度未満の温度にさらす、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１０のいずれか１つの焼結炉。
【0105】
付記１３．
（ｄ）の温度は、２００℃未満である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１２のいずれか１つの焼結炉。
（ｄ）の温度は、２００℃未満である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１２のいずれか１つの焼結炉。
【0106】
付記１４．
（ｄ）の期間の持続時間は、（ｂ）の第１の期間の持続時間よりも大きい、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１１～１３のいずれか１つの焼結炉。
（ｄ）の期間の持続時間は、（ｂ）の第１の期間の持続時間よりも大きい、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１１～１３のいずれか１つの焼結炉。
【0107】
付記１５．
搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の搬送ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらの任意の組合せを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１４のいずれか１つの焼結炉。
搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の搬送ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらの任意の組合せを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１４のいずれか１つの焼結炉。
【0108】
付記１６．
搬送アセンブリは、
加熱領域の前に配置され、第１の基板をコンベヤベルトから分離し、第１の基板を加熱領域に搬送するように構成された１つ以上の第１の搬送ローラと、
加熱領域の後に配置され、第１の基板を加熱領域からコンベヤベルトに搬送するように構成された１つ以上の第２の搬送ローラと、を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１５のいずれか１つの焼結炉。
搬送アセンブリは、
加熱領域の前に配置され、第１の基板をコンベヤベルトから分離し、第１の基板を加熱領域に搬送するように構成された１つ以上の第１の搬送ローラと、
加熱領域の後に配置され、第１の基板を加熱領域からコンベヤベルトに搬送するように構成された１つ以上の第２の搬送ローラと、を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～１５のいずれか１つの焼結炉。
【0109】
付記１７．
コンベヤベルトは、加熱領域の周囲または下方を通過する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１６のいずれか１つの焼結炉。
コンベヤベルトは、加熱領域の周囲または下方を通過する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１６のいずれか１つの焼結炉。
【0110】
付記１８．
１つ以上の支持ローラは、１つ以上の金属を含み；
１つ以上の支持ローラは、ステンレス鋼で形成され；
１つ以上の搬送ローラは、１つ以上の耐火金属を含み；
１つ以上の搬送ローラは、タングステンで形成され；
コンベヤベルトは、カーボン、またはこれらの任意の組合せから形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１７のいずれか１つの焼結炉。
１つ以上の支持ローラは、１つ以上の金属を含み；
１つ以上の支持ローラは、ステンレス鋼で形成され；
１つ以上の搬送ローラは、１つ以上の耐火金属を含み；
１つ以上の搬送ローラは、タングステンで形成され；
コンベヤベルトは、カーボン、またはこれらの任意の組合せから形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１７のいずれか１つの焼結炉。
【0111】
付記１９．
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域内で第１の基板を支持するように配置された第１の加熱要素を備え、第１の加熱要素は、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１８のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域内で第１の基板を支持するように配置された第１の加熱要素を備え、第１の加熱要素は、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～１８のいずれか１つの焼結炉。
【0112】
付記２０．
第１の基板を実質的に水平方向に支持する第１の位置と、第１の基板が加熱領域から摺動するように水平に対して傾斜した第２の位置との間で第１の加熱要素を移動させるよう構成された搬送アクチュエータをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１９の焼結炉。
第１の基板を実質的に水平方向に支持する第１の位置と、第１の基板が加熱領域から摺動するように水平に対して傾斜した第２の位置との間で第１の加熱要素を移動させるよう構成された搬送アクチュエータをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１９の焼結炉。
【0113】
付記２１．
搬送アクチュエータは、耐火性セラミックを含むか、または搬送アクチュエータは、炭化物から形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２０の焼結炉。
搬送アクチュエータは、耐火性セラミックを含むか、または搬送アクチュエータは、炭化物から形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２０の焼結炉。
【0114】
付記２２．
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域において第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；
第２の加熱要素は、第１の基板から遠位の第３の位置と、第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり、
第２の加熱要素は、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～２１のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域において第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；
第２の加熱要素は、第１の基板から遠位の第３の位置と、第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり、
第２の加熱要素は、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～２１のいずれか１つの焼結炉。
【0115】
付記２３．
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域において第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；
第２の加熱要素は、第１の基板から遠位の第３の位置と第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり、
第２の加熱要素は、放射を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～２１のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、加熱領域において第１の基板から離間された第２の加熱要素を備え；
第２の加熱要素は、第１の基板から遠位の第３の位置と第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり、
第２の加熱要素は、放射を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１５～２１のいずれか１つの焼結炉。
【0116】
付記２４．
第４の位置において、第２の加熱要素と第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２３の焼結炉。
第４の位置において、第２の加熱要素と第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２３の焼結炉。
【0117】
付記２５．
第２の加熱要素は、１つ以上の変位ガイドを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２２～２４のいずれか１つの焼結炉。
第２の加熱要素は、１つ以上の変位ガイドを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２２～２４のいずれか１つの焼結炉。
【0118】
付記２６．
１つ以上の変位ガイドは、耐火性セラミックを含むか、または１つ以上の変位ガイドは、炭化物から形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２５の焼結炉。
１つ以上の変位ガイドは、耐火性セラミックを含むか、または１つ以上の変位ガイドは、炭化物から形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２５の焼結炉。
【0119】
付記２７．
ハウジング内のプラテンと、
プラテンに結合された圧縮アクチュエータと、を備え、
制御システムは、圧縮アクチュエータに動作可能に結合され、コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、（ｂ）の間に少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素を第１の基板内に押圧するように、圧縮アクチュエータを介してプラテンを変位させる追加の命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２６のいずれか１つの焼結炉。
ハウジング内のプラテンと、
プラテンに結合された圧縮アクチュエータと、を備え、
制御システムは、圧縮アクチュエータに動作可能に結合され、コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、（ｂ）の間に少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素を第１の基板内に押圧するように、圧縮アクチュエータを介してプラテンを変位させる追加の命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２６のいずれか１つの焼結炉。
【0120】
付記２８．
圧縮アクチュエータは、ハウジングの外部に配置され、かつ、１つ以上の連結ロッドを介してプラテンに結合される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２７の焼結炉。
圧縮アクチュエータは、ハウジングの外部に配置され、かつ、１つ以上の連結ロッドを介してプラテンに結合される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２７の焼結炉。
【0121】
付記２９．
プラテンは、耐火セラミックを含み；
プラテンは、炭化物で形成され；
１つ以上の連結ロッドは、耐火セラミックを含み；
１つ以上の連結ロッドは、炭化物せから形成され；
または上記のものの任意の組合せから形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２７～２８のいずれか１つの焼結炉。
プラテンは、耐火セラミックを含み；
プラテンは、炭化物で形成され；
１つ以上の連結ロッドは、耐火セラミックを含み；
１つ以上の連結ロッドは、炭化物せから形成され；
または上記のものの任意の組合せから形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記２７～２８のいずれか１つの焼結炉。
【0122】
付記３０．
搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらのものの任意の組合せを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２９のいずれか１つの焼結炉。
搬送アセンブリは、１つ以上の支持ローラ、１つ以上の回転アクチュエータ、コンベヤベルト、またはそれらのものの任意の組合せを備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～２９のいずれか１つの焼結炉。
【0123】
付記３１．
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素の両端に電気的に結合された一対の第１の電流導体；
加熱領域の両端でコンベヤベルトに電気的に結合された一対の第２の電流導体であって、加熱領域内のコンベヤベルトの一部は、少なくとも１つの加熱要素のうちの第２の加熱要素を形成する一対の第２の電流導体；
または上記のものの任意の組合せ；
をさらに含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０の焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素の両端に電気的に結合された一対の第１の電流導体；
加熱領域の両端でコンベヤベルトに電気的に結合された一対の第２の電流導体であって、加熱領域内のコンベヤベルトの一部は、少なくとも１つの加熱要素のうちの第２の加熱要素を形成する一対の第２の電流導体；
または上記のものの任意の組合せ；
をさらに含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０の焼結炉。
【0124】
付記３２．
一対の第１の電流導体、一対の第２の電流導体、または両方は、高融点金属を含み、
または一対の第１の電流導体、一対の第２の電流導体、または両方は、タングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３１の焼結炉。
一対の第１の電流導体、一対の第２の電流導体、または両方は、高融点金属を含み、
または一対の第１の電流導体、一対の第２の電流導体、または両方は、タングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３１の焼結炉。
【0125】
付記３３．
コンベヤベルトは、加熱領域内で第１の基板を通過させ、支持する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３２のいずれか１つの焼結炉。
コンベヤベルトは、加熱領域内で第１の基板を通過させ、支持する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３２のいずれか１つの焼結炉。
【0126】
付記３４．
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、加熱領域内で第１の基板から離間され、第１の基板から遠位の第３の位置と、第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３３のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、加熱領域内で第１の基板から離間され、第１の基板から遠位の第３の位置と、第１の基板と接触する第４の位置との間で作動可能であり、伝導を介して第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３３のいずれか１つの焼結炉。
【0127】
付記３５．
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、加熱領域内で第１の基板から離間され、第１の基板から遠位の第３の位置と第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり、放射によって第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３４のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、加熱領域内で第１の基板から離間され、第１の基板から遠位の第３の位置と第１の基板に近位の第４の位置との間で作動可能であり、放射によって第１の基板を加熱するように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３０～３４のいずれか１つの焼結炉。
【0128】
付記３６．
第４の位置において、少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素と第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３５の焼結炉。
第４の位置において、少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素と第１の基板との間の間隔は、０～１ｃｍの範囲である、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３５の焼結炉。
【0129】
付記３７．
ハウジングに熱的に結合され、ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～３６のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングに熱的に結合され、ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～３６のいずれか１つの焼結炉。
【0130】
付記３８．
冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、本明細書の任意の項または例、特に、付記３７の焼結炉。
冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、本明細書の任意の項または例、特に、付記３７の焼結炉。
【0131】
付記３９．
少なくとも１つの作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはそれらのものの任意の組合せを含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記３８の焼結炉。
少なくとも１つの作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはそれらのものの任意の組合せを含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記３８の焼結炉。
【0132】
付記４０．
熱交換器は、ハウジングの外殻に隣接して、またはそれと接触して配置された蛇行導管を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３８～３９のいずれか１つの焼結炉。
熱交換器は、ハウジングの外殻に隣接して、またはそれと接触して配置された蛇行導管を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記３８～３９のいずれか１つの焼結炉。
【0133】
付記４１．
ハウジングは、不活性ガスの供給源に結合された１つ以上のガスポートを有し、
ハウジングは、１つ以上のガスポートに供給された不活性ガスが内部容積を通って流れ、入口および出口を介して出るように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４０のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングは、不活性ガスの供給源に結合された１つ以上のガスポートを有し、
ハウジングは、１つ以上のガスポートに供給された不活性ガスが内部容積を通って流れ、入口および出口を介して出るように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４０のいずれか１つの焼結炉。
【0134】
付記４２．
ハウジングの内部容積のサイズは、加熱領域のサイズよりも少なくとも１００倍大きい、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４１のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングの内部容積のサイズは、加熱領域のサイズよりも少なくとも１００倍大きい、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４１のいずれか１つの焼結炉。
【0135】
付記４３．
少なくとも１つの加熱要素とハウジングの外殻との間の内部容積内に配置された第１の絶縁層と、
搬送アセンブリとハウジングの外殻との間の内部容積内に配置された第２の絶縁層と、を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４１のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素とハウジングの外殻との間の内部容積内に配置された第１の絶縁層と、
搬送アセンブリとハウジングの外殻との間の内部容積内に配置された第２の絶縁層と、を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４１のいずれか１つの焼結炉。
【0136】
付記４４．
第１の絶縁層、第２の絶縁層、またはそれらの両方は、１つ以上の導管を形成し、１つ以上の導管は、１つ以上のガスポートから延在し、不活性ガスを入口の近位の搬送アセンブリの一部分、出口の近位の搬送アセンブリの一部分、少なくとも１つの加熱要素の第１の端部、少なくとも１つの加熱要素の第２の端部、またはそれらの任意の組合せに向ける、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４３の焼結炉。
第１の絶縁層、第２の絶縁層、またはそれらの両方は、１つ以上の導管を形成し、１つ以上の導管は、１つ以上のガスポートから延在し、不活性ガスを入口の近位の搬送アセンブリの一部分、出口の近位の搬送アセンブリの一部分、少なくとも１つの加熱要素の第１の端部、少なくとも１つの加熱要素の第２の端部、またはそれらの任意の組合せに向ける、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４３の焼結炉。
【0137】
付記４５．
ハウジングの外殻は、金属を含み；
ハウジングの外殻は、アルミニウムまたはステンレス鋼で形成され；
第１の絶縁層、第２の絶縁層、またはそれらの両方は、ガラス繊維もしくは多孔質セラミックエアロゲル、または上記のものの任意の組合せよりなる、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４３～４４のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングの外殻は、金属を含み；
ハウジングの外殻は、アルミニウムまたはステンレス鋼で形成され；
第１の絶縁層、第２の絶縁層、またはそれらの両方は、ガラス繊維もしくは多孔質セラミックエアロゲル、または上記のものの任意の組合せよりなる、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４３～４４のいずれか１つの焼結炉。
【0138】
付記４６．
少なくとも１つの加熱要素が配置される領域を境界付ける１つ以上のシールドガスパーティションであって、１つ以上のシールドガスパーティションは、１つ以上のガスポートから少なくとも１つの加熱要素の１つ以上の端部に向かって不活性ガスを導く少なくとも１つの導管を画定するシールドガスパーティションをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４１～４５のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素が配置される領域を境界付ける１つ以上のシールドガスパーティションであって、１つ以上のシールドガスパーティションは、１つ以上のガスポートから少なくとも１つの加熱要素の１つ以上の端部に向かって不活性ガスを導く少なくとも１つの導管を画定するシールドガスパーティションをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記４１～４５のいずれか１つの焼結炉。
【0139】
付記４７．
内部容積内に配置され、少なくとも１つの加熱要素の１つ以上の端部に向かってガス流を導くように構成された１つ以上のシールドガスノズルをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４６のいずれか１つの焼結炉。
内部容積内に配置され、少なくとも１つの加熱要素の１つ以上の端部に向かってガス流を導くように構成された１つ以上のシールドガスノズルをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４６のいずれか１つの焼結炉。
【0140】
付記４８．
ハウジングの入口の近位および上流の位置で搬送アセンブリに基板を装填するように構成された第１のロボットポジショナ；
基板を搬送アセンブリから、ハウジングの出口の近位および下流の位置で取り出すように構成された第２のロボットポジショナ；
または上記の両方をさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４７のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングの入口の近位および上流の位置で搬送アセンブリに基板を装填するように構成された第１のロボットポジショナ；
基板を搬送アセンブリから、ハウジングの出口の近位および下流の位置で取り出すように構成された第２のロボットポジショナ；
または上記の両方をさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４７のいずれか１つの焼結炉。
【0141】
付記４９．
１つ以上の前駆体を、ハウジングの入口の近位および上流の位置で、搬送アセンブリによって支持された基板または搬送アセンブリの一部の上に堆積させるように構成されたディスペンサ；
１つ以上の焼結材料を、搬送アセンブリによって支持された基板から、または搬送アセンブリの一部から、ハウジングの出口の近位および下流の位置に受容するように構成されたサンプルコレクタ；
または上記の両方をさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４８のいずれか１つの焼結炉。
１つ以上の前駆体を、ハウジングの入口の近位および上流の位置で、搬送アセンブリによって支持された基板または搬送アセンブリの一部の上に堆積させるように構成されたディスペンサ；
１つ以上の焼結材料を、搬送アセンブリによって支持された基板から、または搬送アセンブリの一部から、ハウジングの出口の近位および下流の位置に受容するように構成されたサンプルコレクタ；
または上記の両方をさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４８のいずれか１つの焼結炉。
【0142】
付記５０．
１つ以上の基板は、搬送アセンブリの一部を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４９のいずれか１つの焼結炉。
１つ以上の基板は、搬送アセンブリの一部を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～４９のいずれか１つの焼結炉。
【0143】
付記５１．
１つ以上の基板は、搬送アセンブリのコンベヤベルトの一部分を含む本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～５０のいずれか１つに記載の焼結炉。
１つ以上の基板は、搬送アセンブリのコンベヤベルトの一部分を含む本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～５０のいずれか１つに記載の焼結炉。
【0144】
付記５２．
コンベヤベルトは、導電性炭素材料で形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５１の焼結炉。
コンベヤベルトは、導電性炭素材料で形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５１の焼結炉。
【0145】
付記５３．
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、平面視で、少なくとも２０ｃｍ２の面積を有する、本明細書のいずれかの項または例示の焼結炉、特に、付記１～５２のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素のうちの第１の加熱要素は、平面視で、少なくとも２０ｃｍ２の面積を有する、本明細書のいずれかの項または例示の焼結炉、特に、付記１～５２のいずれか１つの焼結炉。
【0146】
付記５４．
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、以下のような、少なくとも１つの加熱要素を制御させる命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～５３のいずれか１つの焼結炉：
加熱領域内の温度は、第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から第１の温度に上昇すること、
加熱領域内の温度は、第１の期間の直後の第３の期間中に第１の温度からほぼ室温に低下すること。
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、以下のような、少なくとも１つの加熱要素を制御させる命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記１～５３のいずれか１つの焼結炉：
加熱領域内の温度は、第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から第１の温度に上昇すること、
加熱領域内の温度は、第１の期間の直後の第３の期間中に第１の温度からほぼ室温に低下すること。
【0147】
付記５５．
第２の期間の持続時間は、第１の期間の持続時間よりも大きく；
第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、第３の期間の持続時間よりも長く；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、第３の期間中の第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
第３の期間中の第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記の任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５４の焼結炉。
第２の期間の持続時間は、第１の期間の持続時間よりも大きく；
第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、第３の期間の持続時間よりも長く；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、第３の期間中の第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
第３の期間中の第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記の任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５４の焼結炉。
【0148】
付記５６．
内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定するハウジング；
１つ以上の前駆体粒子をハウジングの入口に提供するように構成されたディスペンサ；
入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、１つ以上の前駆体粒子を温度プロファイルに供するように構築されている、少なくとも１つの加熱要素；
少なくとも１つの加熱要素に動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、少なくとも１つの加熱要素を介して、１つ以上の前駆体粒子を第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度に供する命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備える制御システム；
を含む、焼結炉。
内部容積と、内部容積への入口と、内部容積からの出口とを画定するハウジング；
１つ以上の前駆体粒子をハウジングの入口に提供するように構成されたディスペンサ；
入口と出口との間のハウジングの内部容積内に配置された少なくとも１つの加熱要素であって、各加熱要素は、１つ以上の前駆体粒子を温度プロファイルに供するように構築されている、少なくとも１つの加熱要素；
少なくとも１つの加熱要素に動作可能に結合された制御システムであって、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、制御システムに、少なくとも１つの加熱要素を介して、１つ以上の前駆体粒子を第１の期間、少なくとも５００℃の第１の温度に供する命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体と、を備える制御システム；
を含む、焼結炉。
【0149】
付記５７．
各加熱要素は、第１の温度にさらされたときに、１つ以上の前駆体粒子が通過するように多孔質である、本明細書の任意の項または例、特に、付記５６の焼結炉。
各加熱要素は、第１の温度にさらされたときに、１つ以上の前駆体粒子が通過するように多孔質である、本明細書の任意の項または例、特に、付記５６の焼結炉。
【0150】
付記５８．
ディスペンサと、不活性ガスの供給源と、ハウジングの入口とに接続されたガスマニホールドを含み、
ガスマニホールドは、１つ以上の前駆体粒子が少なくとも１つの加熱要素を通る不活性ガス流によって搬送されるように、１つ以上の前駆体粒子を不活性ガス流と組み合わせるように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～５７のいずれか１つの焼結炉。
ディスペンサと、不活性ガスの供給源と、ハウジングの入口とに接続されたガスマニホールドを含み、
ガスマニホールドは、１つ以上の前駆体粒子が少なくとも１つの加熱要素を通る不活性ガス流によって搬送されるように、１つ以上の前駆体粒子を不活性ガス流と組み合わせるように構成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～５７のいずれか１つの焼結炉。
【0151】
付記５９．
ハウジングの出口から１つ以上の焼結粒子を受容するように構成されたサンプルコレクタをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～５８のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングの出口から１つ以上の焼結粒子を受容するように構成されたサンプルコレクタをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～５８のいずれか１つの焼結炉。
【0152】
付記６０．
サンプルコレクタは、ハウジングの出口に接続され、
サンプルコレクタは、その上に焼結粒子を捕捉しながら、不活性ガス流を通過させる多孔質フィルタ膜を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５９の焼結炉。
サンプルコレクタは、ハウジングの出口に接続され、
サンプルコレクタは、その上に焼結粒子を捕捉しながら、不活性ガス流を通過させる多孔質フィルタ膜を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５９の焼結炉。
【0153】
付記６１．
少なくとも１つの加熱要素は、導電性ペーストを介して電流源に電気的に結合される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６０のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、導電性ペーストを介して電流源に電気的に結合される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６０のいずれか１つの焼結炉。
【0154】
付記６２．
少なくとも１つの加熱要素は垂直に延在する加熱容積を画定するように、ギャップによって分離された一対の実質的に平行な加熱要素を備え；
ディスペンサは、１つ以上の前駆体粒子が入口に送達され、重力によって垂直に延在する加熱容積を通過するように、ハウジングの入口の上に垂直に配置され、
加熱容積からの１つ以上の焼結粒子が重力によって出口を通ってサンプルコレクタに通過するように、サンプルコレクタは、ハウジングの出口の下に垂直に配置される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６１のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は垂直に延在する加熱容積を画定するように、ギャップによって分離された一対の実質的に平行な加熱要素を備え；
ディスペンサは、１つ以上の前駆体粒子が入口に送達され、重力によって垂直に延在する加熱容積を通過するように、ハウジングの入口の上に垂直に配置され、
加熱容積からの１つ以上の焼結粒子が重力によって出口を通ってサンプルコレクタに通過するように、サンプルコレクタは、ハウジングの出口の下に垂直に配置される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６１のいずれか１つの焼結炉。
【0155】
付記６３．
少なくとも１つの加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらのものの任意の組合せから形成されるジュール加熱要素を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６２のいずれか１つの焼結炉。
少なくとも１つの加熱要素は、炭素、グラファイト、金属、またはそれらのものの任意の組合せから形成されるジュール加熱要素を含む、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６２のいずれか１つの焼結炉。
【0156】
付記６４．
電流源と、
電流源を少なくとも１つの加熱要素に結合する電気配線と、を備え、
制御システムは、電流源に動作可能に結合され、 コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、電流源を制御させて、電気配線を介して、少なくとも１つの加熱要素に電流パルスを印加させ、１つ以上の前駆体粒子を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６３のいずれか１つの焼結炉。
電流源と、
電流源を少なくとも１つの加熱要素に結合する電気配線と、を備え、
制御システムは、電流源に動作可能に結合され、 コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに、電流源を制御させて、電気配線を介して、少なくとも１つの加熱要素に電流パルスを印加させ、１つ以上の前駆体粒子を前記第１の温度にさらす命令を記憶する、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６３のいずれか１つの焼結炉。
【0157】
付記６５．
電気配線は、耐火金属を含むか、または、電気配線は、タングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６４の焼結炉。
電気配線は、耐火金属を含むか、または、電気配線は、タングステンで形成される、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６４の焼結炉。
【0158】
付記６６．
第１の温度は、１０００～３０００℃であり；
第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６５のいずれか１つの焼結炉。
第１の温度は、１０００～３０００℃であり；
第１の期間の持続時間は、６０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６５のいずれか１つの焼結炉。
【0159】
付記６７．
ハウジングに熱的に結合され、ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６６のいずれか１つの焼結炉。
ハウジングに熱的に結合され、ハウジングを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記５６～６６のいずれか１つの焼結炉。
【0160】
付記６８．
冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、本明細書の任意の項または例、特に、付記６７の焼結炉。
冷却システムは、少なくとも１つの作動流体がその中を通って流れる熱交換器を備える、本明細書の任意の項または例、特に、付記６７の焼結炉。
【0161】
付記６９．
少なくとも１つの作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはそれらの任意の組合せを含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記６８の焼結炉。
少なくとも１つの作動流体は、水、空気、油、液体窒素、またはそれらの任意の組合せを含む、本明細書の任意の項または例、特に、付記６８の焼結炉。
【0162】
付記７０．
熱交換器は、ハウジングの外殻に隣接して、または外殻と接触して配置された蛇行導管を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６８～６９のいずれか１つの焼結炉。
熱交換器は、ハウジングの外殻に隣接して、または外殻と接触して配置された蛇行導管を備える、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記６８～６９のいずれか１つの焼結炉。
【0163】
付記７１．
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに少なくとも１つの加熱要素を以下のように制御させる命令を記憶する、本明細書の任意の項または例、特に、付記５６～７０のいずれか１つの焼結炉：
加熱領域内の温度を、第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から第１の温度に上昇させること、
加熱領域内の温度を、第１の期間の直後の第３の期間中に第１の温度からほぼ室温に低下させること。
コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、制御システムに少なくとも１つの加熱要素を以下のように制御させる命令を記憶する、本明細書の任意の項または例、特に、付記５６～７０のいずれか１つの焼結炉：
加熱領域内の温度を、第１の期間の直前の第２の期間中にほぼ室温から第１の温度に上昇させること、
加熱領域内の温度を、第１の期間の直後の第３の期間中に第１の温度からほぼ室温に低下させること。
【0164】
付記７２．
第２の期間の持続時間は、第１の期間の持続時間よりも大きく；
第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、第３の期間の持続時間よりも長く；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、第３の期間中の第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
第３の期間中の第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記７１の焼結炉。
第２の期間の持続時間は、第１の期間の持続時間よりも大きく；
第２の期間の持続時間は、３０秒以下であり；
第１の期間の持続時間は、第３の期間の持続時間よりも長く；
第１の期間の持続時間は、約１０秒であり；
第３の期間の持続時間は、５秒以下であり；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、第３の期間中の第１の温度からの冷却速度よりも小さく；
第２の期間中の第１の温度への加熱速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
第３の期間中の第１の温度からの冷却速度は、少なくとも１００℃／ｓであり；
または上記のものの任意の組合せである、本明細書のいずれかの項または例、特に、付記７１の焼結炉。
【0165】
結論
例えば、図１Ａ～２２および付記１～７２に関して、本明細書に図示または説明される特徴のいずれかを、例えば、図１Ａ～２２および付記１～７２に関して、本明細書に図示または説明される任意の他の特徴と組み合わせて、本明細書に他に図示または具体的に説明されないシステム、デバイス、方法、および実施形態を提供することができる。例えば、図４Ｂ～図４Ｃのクリップは、図１Ａ～図１Ｃおよび図５Ａ～図２２のシステムにおける加熱要素のいずれにも適用することができる。別の例では、図８Ａ～図８Ｃおよび／または図１６Ａ～図１６Ｃおよび／または図１８Ａ～図１８Ｂのシールドガス構成は、図１Ａ～図１Ｃおよび図５Ａ～図２２の焼結炉のいずれかにも適用することができる。１つ以上の企図される実施形態によれば、他の組合せおよび変形も可能である。実際、本明細書に記載される全ての特徴は、互いに独立しており、構造的に不可能な場合を除いて、本明細書に記載される任意の他の特徴と組み合わせて使用することができる。
例えば、図１Ａ～２２および付記１～７２に関して、本明細書に図示または説明される特徴のいずれかを、例えば、図１Ａ～２２および付記１～７２に関して、本明細書に図示または説明される任意の他の特徴と組み合わせて、本明細書に他に図示または具体的に説明されないシステム、デバイス、方法、および実施形態を提供することができる。例えば、図４Ｂ～図４Ｃのクリップは、図１Ａ～図１Ｃおよび図５Ａ～図２２のシステムにおける加熱要素のいずれにも適用することができる。別の例では、図８Ａ～図８Ｃおよび／または図１６Ａ～図１６Ｃおよび／または図１８Ａ～図１８Ｂのシールドガス構成は、図１Ａ～図１Ｃおよび図５Ａ～図２２の焼結炉のいずれかにも適用することができる。１つ以上の企図される実施形態によれば、他の組合せおよび変形も可能である。実際、本明細書に記載される全ての特徴は、互いに独立しており、構造的に不可能な場合を除いて、本明細書に記載される任意の他の特徴と組み合わせて使用することができる。
【0166】
開示された技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮すると、図示された実施形態は、例にすぎず、開示された技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことが認識されるべきである。むしろ、範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。したがって、本出願人、本発明者らは、これらの特許請求の範囲の範囲および精神の範囲内に入るすべてを権利主張するものである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【国際調査報告】