FAST

К другим альтернативным методам спекания следует отнести микроволновое (МС), методы быстрого спекания (FAST - Field Assistant Sintering Techniques или также встречающееся название ECAS - Electric Current/Activated Sintering) и горячее прессование (ГП). МС и FAST (ECAS) обеспечивают высокую скорость нагревания образца при более коротком времени спекания, приводя к эффективному подавлению АРЗ. Оба метода несомненно полезны для разрешения проблемы плохой спекаемости материалов типа БФК. И все же, несмотря на иногда выдающиеся результаты и все более частые попытки применения, мы не будем рассматривать здесь примеры использования ЭИС и ГП, поскольку оба метода требуют нагружения образца и, следовательно, мало подходят для спекания ажурных каркасов остеокондуктивной ФК керамики (хотя и предпринимаются попытки обойти это ограничение [25]).

Методы, так называемого, быстрого спекания основаны на применении эффекта быстрого нагрева образца при прохождении через него электрического тока большой плотности. Их разделяют на супербыстрые ECAS, основанные на разрядке конденсатора большой емкости и ECAS -использующие источники тока. В супербыстрых ECAS разрядка происходит менее, чем за 0,1с; такие методы не являются распространенными, хотя  уже встречаются коммерческие установки для такого рода спекания. Вторая группа ECAS включает в себя уже достаточно распространенные методы SPS (Spark Plasma Sintering) и FS (Flash sintering), котрые, в том числе применялись для спекания ГА и ТКФ [SPS_HA_2015,SPS_HA_2012,SPS_HA_2014,SPS_HA_2013,SPS_HA_2002, kawagoe_2006, HA2016].

В случае методов быстрого спекания, ток играет двоякую роль. С одной стороны, он, по закону Джоуля-Ленца, разогревает образец, в результате чего повышается уровень ионной проводимости. С другой стороны, ток способствует диффузии вещества при спекании за счет движения носителей заряда, которыми в случае ионной проводимости в фосфатах кальция будут являться как раз катионы кальция (в случае ТКФ) или молекулы воды (в случае ГА). Важным фактом при этом будет то, что проводимость в таких случаях значительно выше именно на границах в виду большей дефектности решетки по сравнению с объемом зерна. Поэтому межзеренное пространство будет являться наиболее преимущественным при прохождении через образец тока, а следовательно, диффузионная подвижность будет выше именно там. Все вместе это приводит к значительной усадке образца при минимальном росте зерен.

Стоит также отметить, что название Spark Plasma Sintering или электроискровое спекание (ЭИС) вводит в некоторое заблуждение, так как создается впечатление, что нагрев образца происходит в результате быстрого разряда (например, конденсатора) - искры. Это не так. В реальности нагрев происходит именно путем пропускания через образец значительного тока (порядка нескольких тысяч ампер) в течении конечного промежутка времени. Схема установки для ЭИС показана на рис.  . Образец помещается в графитовую матрицу и зажимается графитовыми электродами. ЭИС проводят исключительно при механическом нагружении образца через электроды. Это делается для сохранения плотного контакта электродов с образцом, в том числе в процессе усадки.

Отличие быстрого спекания (англ. Flash-sintering) (рис. ) заключается в том, что ток через образец начинает проходить только при достижении образцом определенной температуры, соответствующей «включению» ионной проводимости. До этого момента нагрев происходит обычным способом одновременно с созданием значительной разницы потенциалов (от нескольких десятков до нескольких сотен вольт). В момент повышения ионной проводимости происходит автоматическое переключение режима источника тока с контроля прикладываемой разности потенциалов к контролю подаваемого тока. Все эти действия позволяют значительно снизить температуру начала спекания, а также достичь значительных усадок при небольших размерах зерен полученной керамики за короткий промежуток времени. Кроме того, в работах по быстрому спеканию различных материалов говорится о влиянии частоты работы источника питания переменного тока. Так отмечается, что повышение частоты приводит к возрастанию уровня проводимости в материалах. Стоит отметить, что такое увеличение подвижности может не иметь линейной зависимости от частоты тока, достигая максимума на определенной частоте, после чего снова падая. 

Известны случаи применения быстрого спекания к гидроксиапатиту [Bajpai2016]. Указывается, что при прикладываемом поле 1000 В (температура печи - 1020°С) была получена плотная керамика с размером зерна около 288 нм.

Интересно также обратить внимание, что выбор электродов играет не последнюю роль в процессе быстрого спекания. Платина является наиболее использумой как материал для электродов при спекании материалов с кислородной проводимостью. Это объясняется не только ее высокой устойчивостью к окислению при высоких температурах, но и способностью проявлять каталитическую активность при окислении и восстановлении кислорода. Также сообщается об использовании графитовых эелектродов в случае спекания веществ с металлической проводимостью. Электроды оказывают влияние на активацию процесса спекания в случае веществ не обладающих высоким уровнем ионной проводимости. 

Стоит отметить влияние материала электродов на процесс спекания веществ с низким уровнем ионной проводимости. Так, например, сообщается о снижении температуры спекания α-Al2O3 при использовании серебрянных электродов вместо платиновых [biesuz2016], что, в свою очередь, может говорить о повышении уровня проводимости. В качестве объяснения этого факта говорится о возможности создания дефектов в оксиде алюминия при замещении моновалентными атомами серебра [25-28 в biesuz2016], но, к сожалению, общая усадка в случае серебрянных электродов уступает таковой для платиновых.