微波烧结原理与应用

微波加熱原理：
傳統固態燒結：能量來自電熱發熱體，藉由熱對流方式將熱由材料表面傳導至材料內部，屬於外向(extrinsic)性質 。

微波燒結：利用材料本身與微波作用，藉由吸收微波能量，使材料由內部到整體一起發熱，屬於內向(intrinsic) 性質。

微波吸收方式：在離子鍵化合物(如部份陶瓷材料)中對微波吸收效果的貢獻來自三方面：
1. 離子導電 (ionic conduction)
2. 離子跳動弛緩 (ionic jump relaxation) 及
3. 多重聲子弛緩過程 (multi-phonon relaxation process)，對微波吸收的貢獻主要來自介電損失(tangent loss)ε“=ε＂1+ε“2 +ε＂3 , 其中，ε“1, ε＂2 ,ε“3, 分別代表離子導電、離子跳動弛緩及多重聲子弛緩過程的貢獻。

微波加熱特徵：
微波燒結是材料本身吸收而發熱，所以是整個材料一起加熱，材料本身即類似傳統電熱方式之發熱體，
在極短時間內即可達到高溫，再加上微波與粒子間之交互作用，降低了粒子間之活化能，加速微密化的速率，使物質在短時間內即完成了燒結，並且比傳統燒結有更均勻的微觀結構 。

材料在微波場下的行為：
材料與微波之間的交互作用關係。

對微波太過透明(低損失材料)之材料，微波極容易穿透，
而對微波不透明之導體則微波根本無法穿透,造成全部反射如金屬等，皆不適合進行微波燒結。

唯有對微波敏感的吸收體(高損失材料)，可讓微波進入物體一段距離而吸收微波轉變成熱之材料，
如SrTiO3, ZnO, SiC等才是合適進行微波燒結的。

另一種變通的方式是雖然基材(matrix)為低損失
不易吸收微波之材料，但在其中添加了容易吸收微波之添加劑，如Al2O3-SiC等，亦可因選擇性之
吸收而達到燒結的效果。

微波燒結製程之效益與應用：
(1)縮短製程時間及節省能源，因而大幅降低陶瓷生產成本；
(2)因為加熱方式及速率的改變，可改善產品之均質性及提高產品良率；
(3)改善陶瓷體之顯微結構及產品性能；
(4)由於微波之選擇性加熱，具有合成新材料的潛力。