(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明イットリウムアルミニウムガーネットの製造方法であって、
Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、焼結助剤、分散剤および有機溶媒の混合物を形成する工程と、
前記混合物を粉砕して、第１のスラリーを生成する工程と、
前記第１のスラリーと、有機結合剤および可塑剤とを混合して、処理されたスラリーを形成する工程と、
前記処理されたスラリーを粉砕して、粉砕されたスラリーを生成する工程と、
前記粉砕されたスラリーをテープキャスティングして、成形テープを生成する工程と、
前記成形テープを乾燥して、乾燥テープを生成する工程と、
前記乾燥テープの一部を積み重ねて、アセンブリを形成する工程と、
前記アセンブリを圧縮して、プレフォームを生成する工程と、
前記プレフォームを加熱して、グリーンプレフォームを生成する工程と、
前記グリーンプレフォームを焼結して、透明イットリウムアルミニウムガーネットを生成する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記焼結助剤は、テトラエトキシシラン、コロイド状シリカ、酸化リチウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分散剤は、酸化メンハーデン魚油、コハク酸、エタン二酸、プロパン二酸、グルタル酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ｏ−フタル酸、ｐ−フタル酸、ソルビタンモノオレエート、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記有機結合剤は、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンイミン、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニル酢酸、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記可塑剤は、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（ｎ−ブチル）、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−ｎ−ヘキシル、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジメチル、アジピン酸モノメチル、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、マレイン酸ジブチル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、Ｎ−エチルトルエンスルホンアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）ベンゼンスルホンアミド、Ｎ−（ｎ−ブチル）ベンゼンスルホンアミド、リン酸トリクレジル、リン酸トリブチル、トリエチレングリコールジヘキサノエート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリブチル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリオクチル、クエン酸トリヘキシル、クエン酸アセチルトリヘキシル、クエン酸ブチリルトリヘキシル、クエン酸トリメチル、アルキルスルホン酸フェニルエステル、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記有機溶媒は、変性エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールおよびキシレン、シクロヘキサノン、アセトン、トルエン、メチルエチルケトン、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記圧縮は、５ＭＰａ〜３０ＭＰａの圧力で行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記焼結は、１６００℃〜１９００℃で行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記焼結助剤は、Ｙ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の全重量に基づいて０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合物は、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋、およびそれらの混合物からなる群より選択される希土類ドーパントをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記混合物は、Ｎｄ３＋、Ｅｒ３＋、およびそれらの混合物からなる群より選択される希土類ドーパントをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記焼結助剤はテトラエトキシシランであり、前記分散剤は酸化メンハーデン魚油であり、前記有機結合剤はポリビニルブチラールであり、前記可塑剤はフタル酸ブチルベンジルであり、前記有機溶媒は変性エタノールおよびキシレンを含み、前記焼結は真空下で行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
透明セラミック酸化材料を形成する方法であって、
セラミック酸化物、分散剤および有機溶媒の混合物を形成する工程と、
前記混合物を粉砕して、第１のスラリーを生成する工程と、
前記第１のスラリーと、有機結合剤および可塑剤とを混合して、処理されたスラリーを形成する工程と、
前記処理されたスラリーを粉砕して、粉砕されたスラリーを生成する工程と、
前記粉砕されたスラリーをテープキャスティングして、成形テープを生成する工程と、
前記成形テープを乾燥して、乾燥テープを生成する工程と、
前記乾燥テープの一部を積み重ねて、アセンブリを形成する工程と、
前記アセンブリを圧縮して、プレフォームを生成する工程と、
前記プレフォームを加熱して、グリーンプレフォームを生成する工程と、
前記グリーンプレフォームを焼結して、透明セラミック酸化材料を生成する工程と、を含む方法。
【請求項１４】
前記セラミック酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、酸化インジウム、酸化タリウム、ケイ素アルミニウム酸窒化物、イットリウムアルミニウムガーネット、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化ルテチウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、酸化ジルコニウム、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
透明セラミックセグメント化テープを形成する方法であって、
異なる組成の複数の粉砕されたスラリーを形成する工程であって、前記粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、セラミック酸化物、分散剤および溶媒の混合物を形成することにより作製される工程と、
前記混合物を粉砕して、第１のスラリーを生成する工程と、
前記第１のスラリーと、結合剤および可塑剤とを混合して、処理されたスラリーを形成する工程と、
前記処理されたスラリーを粉砕して、粉砕されたスラリーを形成する工程と、
前記粉砕されたスラリーを、キャリア上で前記粉砕されたスラリーの各々を同時成形するのに適したドクターブレード装置内付近のリザーバーに堆積させて、セグメント間に接触面を有する複数のテープキャストのセグメントを形成して、セグメント化成形テープを生成する工程と、
前記成形テープを乾燥して、乾燥テープを生成する工程と、
前記乾燥テープの一部を積み重ねて、アセンブリを形成する工程と、
前記アセンブリを圧縮して、プレフォームを生成する工程と、
前記プレフォームを加熱して、グリーンプレフォームを生成する工程と、
前記グリーンプレフォームを焼結して、透明セラミックセグメント化テープを生成する工程と、を含む方法。
【請求項１６】
前記粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、Ｙ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の混合物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびドーパントの混合物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
生成物の厚さの一部にわたるドーパント勾配を有する透明セラミック生成物を形成する方法であって、
異なる組成の複数の粉砕されたスラリーを形成する工程であって、前記粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、セラミック酸化物、ドーパント、分散剤および溶媒の混合物を形成することにより作製される工程と、
前記混合物を粉砕して、複数の第１のスラリーを生成する工程と、
前記第１のスラリーのうちの少なくとも１つと、結合剤および可塑剤とを混合して、処理されたスラリーを形成する工程と、
前記処理されたスラリーを粉砕して、粉砕されたスラリーを形成する工程と、
前記粉砕されたスラリーをテープキャスティングして、異なる組成の複数の成形テープを生成する工程と、
前記成形テープを乾燥して、異なる組成の乾燥テープを生成する工程と、
前記乾燥テープの一部を積み重ねて、前記乾燥テープの複数のアセンブリの厚さを形成する工程と、
前記アセンブリを圧縮して、プレフォームを生成する工程と、
前記プレフォームを加熱して、グリーンプレフォームを生成する工程と、
前記グリーンプレフォームを焼結して、厚さおよび前記セラミック生成物の前記厚さの一部にわたってドーパント勾配を有する透明セラミック生成物を生成する工程と、を含む方法。
【請求項１９】
前記ドーパントは、Ｎｄ３＋、Ｅｒ３＋、およびそれらの混合物からなる群より選択される希土類ドーパントである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形テープは、異なる組成の複数の成形テープである請求項１〜１２いずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記成形テープは、異なる組成の複数の成形テープである請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記成形テープは、異なる組成の複数の成形テープである請求項１５〜１７いずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する参照）
本出願は、２００７年９月１４日に出願された米国仮特許出願ＵＳＳＮ６０／９９３，７４４号の優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は透明セラミックスに関する。特に、本発明は、限定されないが、透明イットリウムアルミニウムガーネット（「ＹＡＧ」）などの透明セラミックスの製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
透明セラミックスは、固体レーザー、透明なアーマーならびにＩＲウィンドウおよびドームにおける母体結晶などの用途における光学材料として有用である。ＹＡＧは、その高熱伝導性、強結晶場、および広範なスペクトル領域にわたる光の透過に起因するため、それらの用途についての優れた材料である。
【０００４】
従来技術の透明ＹＡＧの製造方法は、典型的に、乾式プレスおよびスリップキャスティングなどのプロセスを利用する。これらの方法において、まず、イットリアおよびアルミナ粉末が、スラリーを生成するために、エタノールなどの有機液体を含む粉砕機で混合される。あるいは、ＹＡＧ粉末が、イットリアおよびアルミナ粉末と置き換えられてもよい。ドーパント、焼結助剤、分散剤、界面活性剤、結合剤および／または加圧剤（ｐｒｅｓｓｉｎｇ  ａｉｄ）などの添加物が、スラリーの中に含まれてもよい。スリップキャスティングに関して、スラリーは粉砕されて、固体と有機物とを密接に混合する。次いで、得られた粉砕されたスラリーは、スリップキャスティングモールドに流し込まれて、セラミック粉末および有機物から形成された成分を生じる。乾式プレスに関して、スラリーは、乾燥され、粉砕され、篩にかけられ、そして一軸加圧および／または静水圧加圧される。その成分は熱処理されて、有機物が除去され、グリーンプレフォームが生成する。次いで、そのグリーンプレフォームは焼結されるか、または加熱プレスされる。これらの従来技術の方法は、高い透明性を有するＹＡＧ材料を生成するために使用されている。しかしながら、これらの方法は、薄い透明プレートに形成され得る材料のシートを生成できないなどの種々の不利益を被る。これらの方法はまた、焼結された透明成分中のドーパントの組成勾配を形成する際に困難性を被る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、従来技術の不利益を回避する透明ＹＡＧなどの透明セラミックスの製造方法についての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本方法は、概して、限定されないが、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化タリウム、酸化スカンジウム、酸化ルテチウム、酸化セリウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、ＹＡＧ、酸化ジルコニウム、ケイ素アルミニウム酸窒化物およびそれらの混合物、好ましくは酸化イットリウムおよび酸化アルミニウムの混合物のうちの任意の１つ以上の酸化物などの１つ以上のセラミック化合物のスラリーをテープキャスティングすることを必要とする。
【０００７】
次いで、得られたテープキャスト部分は、真空、空気、酸素、水素または限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）などの希ガスおよびそれらの混合物中で焼結されて、焼結された透明な生成物を生成し得る。この焼結された生成物はさらに、熱間等静圧圧縮成形により圧縮されて、理論密度に近い生成物を生じ得る。本明細書で使用する場合、用語「理論密度に近い」とは、９９．９９９％以上の理論密度を意味すると理解される。そのテープキャスト部分はまた、真空、空気、酸素、水素または不活性ガス中で熱間等静圧圧縮成形されて、透明な生成物を生成し得る。
【０００８】
第１の態様において、本発明は、セラミックスラリーのテープキャスティングによって生成されたテープから、限定されないが、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化ルテチウム、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化タリウム、マグネシウムアルミニウムスピネル、ＹＡＧおよびそれらの混合物などの透明酸化物などの透明セラミックスを製造するための方法を提供する。そのテープは焼結されて、シートおよびプレートの形態で、限定されないが、ＹＡＧなどの薄い透明セラミックスを生成し得る。あるいは、そのテープは、焼結され、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰｅｄ）されて、限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック生成物を生成し得る。
【０００９】
第２の態様において、本発明は、組成的にセグメント化されたテープ、およびそれらのセグメント化されたテープから形成された生成物を製造するための方法を提供する。限定されないが、透明セラミック（例えば、限定されないが、ＹＡＧ）などの透明生成物を生成するためにテープキャスティングに使用されるスラリーは、限定されないが、ボールミルジャーなどの粉砕装置に対して、乾燥酸化物粉末を、１つ以上の分散剤と１つ以上の溶媒との混合物、ならびに限定されないが、１つ以上のドーパントおよび１つ以上の焼結助剤などの任意の添加剤に加えることによって調製されて、混合物を生成し得る。有用な乾燥酸化物粉末は、限定されないが、吸着水分を除去するために約１００℃にて空気中で加熱することにより調製されたものを含む。次いで、その混合物は粉砕されて、第１のスラリーを生成する。次いで、１つ以上の可塑剤および１つ以上の結合剤が、第１のスラリーに加えられて、さらに粉砕され、粉砕されたスラリーを生成し得る。ドーパントが使用される場合、そのドーパントは、第１のスラリーを生成するために使用される粉砕工程の前に混合物に加えられてもよい。あるいは、そのドーパントは、第１のスラリーに加えられた後、さらに粉砕されて、粉砕されたスラリーを生成してもよい。限定されないが、ケトン（例えば、限定されないが、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、プロパノンまたはそれらの混合物）などのホモジナイザーが必要に応じて、粉砕されたスラリーに加えられてもよい。
【００１０】
その粉砕されたスラリーは、封入された空気を除去し、溶媒を蒸発させるために攪拌されて、所望の粘度、典型的に約５０センチポイズ〜約５，０００センチポイズ、好ましくは約１００センチポイズ〜約１０００センチポイズ、より好ましくは約１００センチポイズ〜約４００センチポイズの空気を除かれたスラリーを生成する。その空気を除かれたスラリーは、移動キャリア上でドクターブレードにより成形されて、成形テープを生成する。
【００１１】
ドクターブレードのギャップおよびキャリア速度は、所望の厚さの成形テープを達成するために変更されてもよい。ドクターブレードのギャップは、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍ、好ましくは約０．２５ｍｍ〜約０．４ｍｍ、より好ましくは約０．３ｍｍ〜約０．３５ｍｍで変更されてもよい。キャリア速度は、約２０ｃｍ／分〜約５０ｃｍ／分、好ましくは約３０ｃｍ／分〜約４０ｃｍ／分、より好ましくは約３５ｃｍ／分〜約４０ｃｍ／分で変更されてもよい。次いで、成形テープは乾燥されて、所望の形状のピースに切断される乾燥テープを生成する。典型的に、そのテープは、乾燥テープの重量に基づいて、約０．２５ｗｔ％〜約５ｗｔ％、好ましくは約０．２５ｗｔ％〜約３ｗｔ％、より好ましくは約０．２５ｗｔ％〜約１ｗｔ％未満の溶媒容量まで乾燥される。
【００１２】
典型的に、約２ピース〜約２００ピース、好ましくは約１０ピース〜約１００ピース、より好ましくは約３０ピース〜約６０ピースの数のピースが、アセンブリを形成するために積み重ねられてもよい。これらの数は、非常に変わりやすく、乾燥テープの厚さおよび所望の部分の厚さに依存する。生成物の厚さにわたってドーパント勾配を有する透明な生成物を生成することが望まれる場合、アセンブリを形成するために使用されるピースは、異なる量のドーパントを含んでもよい。
【００１３】
そのアセンブリは、限定されないが、利用される結合剤系のガラス転移温度より高い温度にて、一軸加圧および／または静水圧加圧などの加圧下で積層されて、プレフォームを生じ、次いで、そのプレフォームは有機物が燃焼されるまで加熱されて、グリーンプレフォームを生成する。次いで、そのグリーンプレフォームは、限定されないが、空気、超加気圧の酸素、真空、水素、窒素、または希ガス（例えば、限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）およびそれらの混合物）などの雰囲気中で燃焼されて、約０．１％未満、好ましくは約０．０１％未満〜約０．０５％未満、より好ましくは約０．００１％未満〜約０．００１５％未満の多孔率を有する焼結された透明セラミック生成物を生成し得る。その焼結されたセラミックは、熱間等静圧圧縮成形などによってさらに圧縮され得る。
【００１４】
限定されないが、透明ＹＡＧ生成物などのＹＡＧ生成物が生成される場合、その透明ＹＡＧ生成物は、典型的に、全スペクトル範囲にわたって、好ましくは約３００ナノメートル〜約１７００ナノメートルの範囲にわたってＹＡＧ単結晶のものとほぼ等しく光学的に透明である。透明ＹＡＧ生成物が生成される場合、その生成物は、ドープされていないＹＡＧであっても、ドープされたＹＡＧ、例えば、限定されないが、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｙｂおよびそれらの混合物などの希土類ドーパントで、限定されないが、ドープされたＹＡＧであってもよい。ＹＡＧ生成物における希土類ドーパントの濃度は、均一であってもよいか、または生成物の任意の容積にわたって所望の勾配に従って変化されてもよい。
【００１５】
限定されないが、透明ＹＡＧ生成物などのＹＡＧ生成物が生成される場合、それらは、ボールミルジャーに対して、乾燥イットリア粉末および乾燥アルミナ粉末（限定されないが、炉乾燥イットリア粉末および炉乾燥アルミナ粉末）を、分散剤と１つ以上の溶媒との混合物、および必要に応じて添加剤（限定されないが、ドーパントおよび焼結助剤）に加えることによって調製されて、混合物を生じ得る。有用な粉末としては、限定されないが、吸着水分を除去するために約１００℃にて空気中で加熱することにより調製されたものを含む。次いで、混合物は、ボールミルなどにより粉砕されて、第１のスラリーを生じる。次いで、１つ以上の可塑剤および１つ以上の結合剤が、第１のスラリーに加えられてもよく、さらに破砕されて、破砕されたスラリーを生じる。利用され得るドーパントとしては、限定されないが、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋およびそれらの混合物などの限定されないが、希土類ドーパントが挙げられる。１つ以上のドーパントが、第１のスラリーを生成するための粉砕する工程の前に混合物に加えられてもよい。あるいは、１つ以上のドーパントが第１のスラリーに加えられてもよく、その後、さらに破砕されて、破砕されたスラリーを生成してもよい。限定されないが、アセトン、プロパノン、ケトン（例えば、シクロヘキサノン）および必要に応じてそれらの混合物などの１つ以上のホモジナイザーが、粉砕されたスラリーに加えられてもよい。粉砕されたスラリーは、封入された空気を除去するため、および過剰な溶媒を蒸発させるために攪拌されて、所望の粘度の空気が除かれたスラリーを生じる。空気が除かれたスラリーの粘度は、約５０センチポイズ〜約５０００センチポイズ、好ましくは約１００センチポイズ〜約１０００センチポイズ、より好ましくは約１００センチポイズ〜約４００センチポイズで変化させてもよい。
【００１６】
透明ＹＡＧが生成される場合、空気が除かれたスラリーは、移動キャリア上でドクターブレードにより成形されて、成形テープを生じる。ドクターブレードのギャップは、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍ、好ましくは約０．２５ｍｍ〜約０．４ｍｍ、より好ましくは約０．３ｍｍ〜約０．３５ｍｍで変化させてもよい。キャリア速度は、成形テープの所望の厚さを生じるように変化させてもよい。キャリア速度は、約２０ｃｍ／分〜約５０ｃｍ／分、好ましくは約３０ｃｍ／分〜約４０ｃｍ／分、より好ましくは約３５ｃｍ／分〜約３９ｃｍ／分で変化させてもよい。
【００１７】
透明ＹＡＧが生成される場合、成形テープは乾燥されて、所望の形状のピースの数に切断される。典型的に、約２ピース〜約２００ピース、好ましくは約１０ピース〜約１００ピース、より好ましくは約３０ピース〜約６０ピースの数のピースが積み重ねられて、アセンブリを形成する。
【００１８】
焼結されたＹＡＧ生成物の厚さにわたってドーパント勾配を有することが望まれる場合、異なる量のドーパントを有する種々のピースがアセンブリを形成するために使用されてもよい。アセンブリは、限定されないが、利用される結合剤系のガラス転移温度より高い温度にて、一軸加圧および／または静水圧加圧などの加圧下で積層されて、プレフォームを生じる。次いで、プレフォームは、有機物を燃焼するために、必要に応じて、約１５分〜約２４０分の間、それぞれ、１９０℃、２７５℃、３７５℃および５００℃のうちのいずれかの１つ以上で保持しながら、約０．１℃／分〜約２℃／分、好ましくは約０．１℃／分〜約１℃／分、より好ましくは約０．１℃／分〜約０．４℃／分にて空気中で加熱されて、グリーンプレフォームを生成する。次いで、グリーンプレフォームは、約１６００℃〜約１９００℃、好ましくは約１８００℃〜約１９００℃、より好ましくは約１８００℃〜約１８５０℃の焼結温度まで、約２℃／分〜約４０℃／分、好ましくは約５℃／分〜約２０℃／分、より好ましくは約５℃／分〜約１０℃／分の一定の速度で加熱されて、その焼結温度にて、約１５分〜約４８時間、好ましくは約３０分〜約２０時間、より好ましくは約４時間〜約８時間の保持時間で保持される。あるいは、グリーンプレフォームは、約１６００℃〜約１９００℃、好ましくは約１８００℃〜約１９００℃、より好ましくは約１８００℃〜約１８５０℃の焼結温度まで、約２℃／分〜約４０℃／分、好ましくは約５℃／分〜約２０℃／分、より好ましくは約５℃／分〜約１０℃／分の可変速度で加熱されてもよく、その焼結温度にて、約１５分〜約４８時間、好ましくは約３０分〜約２０時間の保持時間で保持されてもよい。さらに、約１２００℃〜約１７００℃、好ましくは約１２００℃〜約１５００℃、より好ましくは約１３００℃〜約１４００℃の中間温度にて、約３０分〜約８時間、好ましくは約１時間〜約８時間、より好ましくは約２時間〜約４時間のうちの１つ以上の保持が、焼結の間に利用されてもよい。
【００１９】
限定されないが、典型的に、約０．１％未満、好ましくは約０．０１％未満、より好ましくは約０．００１％未満の粘度を有する焼結された透明ＹＡＧなどの焼結された透明セラミック生成物を生成するために、焼結の間に利用され得る雰囲気としては、限定されないが、空気、超過気圧の酸素、真空、水素、窒素、または希ガス雰囲気（限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）およびそれらの混合物のうちのいずれかなど）またはそれらの混合物などが挙げられる。
【００２０】
焼結の完了時に、室温までの冷却は、約２℃／分〜約４０℃／分、好ましくは約１０℃／分〜約４０℃／分、より好ましくは約２０℃／分〜約４０℃／分の一定の冷却速度で実施され得る。冷却はまた、約２℃／分〜約４０℃／分、好ましくは約１０℃／分〜約４０℃／分、より好ましくは約２０℃／分〜約４０℃／分の可変の冷却速度で実施されてもよい。
【００２１】
焼結されたＹＡＧは、約３０分〜約１２時間、好ましくは約１時間〜約８時間、より好ましくは約２時間〜約８時間、約２５ＭＰａ〜約４００ＭＰａ、好ましくは約５０ＭＰａ〜約４００ＭＰａ、より好ましくは約２００ＭＰａ〜約４００ＭＰａにて、約１５００℃〜約１９００℃、好ましくは約１６００℃〜約１９００℃、より好ましくは約１６７５℃〜約１７５０℃で、熱間等静圧圧縮成形などにより、さらに圧縮されてもよい。
【００２２】
一態様において、透明イットリウムアルミニウムガーネットの製造は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、焼結助剤、分散剤および有機溶媒の混合物を形成すること、その混合物を粉砕して第１のスラリーを生成すること、その第１のスラリーと、有機結合剤および可塑剤とを混合して処理されたスラリーを形成すること、その処理されたスラリーを破砕して粉砕されたスラリーを生成すること、その粉砕されたスラリーをテープキャスティングして成形テープを生成すること、その成形テープを乾燥して乾燥テープを生成すること、その乾燥テープの一部を積み重ねてアセンブリを形成すること、そのアセンブリを圧縮してプレフォームを生成すること、そのプレフォームを加熱してグリーンプレフォームを生成すること、およびそのグリーンプレフォームを焼結して透明イットリウムアルミニウムガーネットを生成することを必要とする。
【００２３】
別の態様において、本発明は、セラミック酸化物、分散剤および有機溶媒の混合物から、透明セラミック酸化物材料を形成すること、その混合物を粉砕して第１のスラリーを生成すること、その第１のスラリーと、有機結合剤および可塑剤とを混合して処理されたスラリーを形成すること、その処理されたスラリーを粉砕して粉砕されたスラリーを生成すること、その粉砕されたスラリーをテープキャスティングして成形テープを生成すること、その成形テープを乾燥させて乾燥テープを生成すること、その乾燥テープの一部を積み重ねてアセンブリを形成すること、そのアセンブリを圧縮してプレフォームを生成すること、そのプレフォームを加熱してグリーンプレフォームを生成すること、およびそのグリーンプレフォームを焼結して透明セラミック酸化物を生成することの方法に関する。
【００２４】
さらなる態様において、本発明は、透明セラミックのセグメント化されたテープを形成する方法に関する。この方法は、異なる組成の複数の粉砕されたスラリーを形成することを必要とし、その粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、セラミック酸化物、分散剤および溶媒との混合物を形成することによって生成され、その混合物を粉砕して第１のスラリーを形成し、その第１のスラリーと、結合剤および可塑剤とを混合して処理されたスラリーを形成し、その処理されたスラリーを粉砕して粉砕されたスラリーを形成し、キャリア上でその粉砕されたスラリーの各々の同時成形に適切なドクターブレード装置内付近のリザーバーに、その粉砕されたスラリーを堆積して、セグメント間に接触面を有する複数のテープキャストセグメントを形成して、セグメント化成形テープを生成し、その成形テープを乾燥させて乾燥テープを生成し、乾燥テープの一部を積み重ねてアセンブリを形成し、そのアセンブリを圧縮してプレフォームを生成し、そのプレフォームを加熱してグリーンプレフォームを生成し、そして、そのグリーンプレフォームを焼結して透明セラミックのセグメント化されたテープを生成する。
【００２５】
さらに別の態様において、本発明は、生成物の厚さの一部にわたってドーパント勾配を有する透明セラミック生成物を形成する方法に関する。その方法は、異なる組成の複数の粉砕されたスラリーを形成することを必要とし、その粉砕されたスラリーのうちの少なくとも１つは、セラミック酸化物、ドーパント、分散剤および溶媒との混合物を形成することにより生成され、その混合物を粉砕して複数の第１のスラリーを形成し、その第１のスラリーのうちの少なくとも１つと、結合剤および可塑剤とを混合して、処理されたスラリーを形成し、その処理されたスラリーを粉砕して粉砕されたスラリーを形成し、その粉砕されたスラリーをテープキャスティングして異なる組成の複数の成形テープを生成し、その成形テープを乾燥して異なる組成の乾燥テープを生成し、その乾燥テープの一部を積み重ねてその乾燥テープの複数のアセンブリの厚さを形成し、そのアセンブリを圧縮してプレフォームを生成し、そのプレフォームを加熱してグリーンプレフォームを生成し、そのグリーンプレフォームを焼結して、厚さおよびセラミック生成物の厚さの一部にわたってドーパント勾配を有する透明セラミック生成物を生成する。
【００２６】
本発明は、以下の詳細な説明および非限定的な例を参照して以下にさらに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、実施例１に従って作製された２．７ｍｍ厚さの透明なドープされていないＹＡＧ試料の２５０ｎｍ〜９００ｎｍのスペクトル範囲にわたる透過率のデータを示す。
【図２】図２は、実施例１２に従って作製された３．２ｍｍ厚さの透明な０．５ａｔ％のＥｒでドープされたＹＡＧ試料の写真である。
【図３】図３は、環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）で撮られた顕微鏡写真であり、実施例１に従って処理された焼結されたテープキャストＹＡＧの微細構造を示す。
【図４】図４は、実施例１１に従って生成されたＮｄ３＋でドープされた透明なＹＡＧ生成物の厚さにわたるエネルギー分散ｘ線分光分析（ＥＤＳ）で得られたライン走査を示し、ここで、Ｎｄ３＋のドーパントの濃度は、ＹＡＧ生成物の厚さにわたって変化する。
【図５】図５は、セグメント化された複合テープなどの複合テープを生成するためのスラリーを同時成形するために使用される装置の概略図である。
【図６】図６ａは、実施例１０Ｂに従って生成された積み重ねられたテープキャスト部分の斜視図である。図６ｂは、実施例１３Ａに従って生成された同時成形テープの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（定義）
本明細書で言及される場合、透明とは、約３００ナノメートル〜約５０００ナノメートルのスペクトル範囲の少なくとも一部にわたる可視光を含む放射線に対して約９５％までの材料の理論的透過率を有する透過率を意味すると理解される。
【００２９】
（透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料を製造するためのテープキャスティングスラリーの材料）
（セラミック材料）
典型的に、限定されないが、利用され得る酸化物などのセラミック粉末は、約９９．９９％〜約９９．９９９９％純度、好ましくは約９９．９９５％純度〜約９９．９９９９％純度、より好ましくは約９９．９９９％純度〜約９９．９９９９％純度、および約５０ナノメートル〜約５０００ナノメートル、好ましくは約１００ナノメートル〜約１０００ナノメートル、より好ましくは約２００ナノメートル〜約ミクロンの４００ナノメートルの粒子サイズを有する。
【００３０】
利用され得る分散剤としては、限定されないが、酸化メンハーデン魚油（ｏｘｉｄｉｚｅｄ  Ｍｅｎｈａｄｅｎ  ｆｉｓｈ  ｏｉｌ）、コハク酸、エタン二酸、プロパン二酸、グルタル酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ｏ−フタル酸、ｐ−フタル酸などのジカルボン酸、およびそれらの混合物が挙げられる。使用され得る他の分散剤としては、ソルビタンモノオレエート、好ましくは酸化メンハーデン魚油（ＭＦＯ）が挙げられる。
【００３１】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に使用され得る溶媒としては、限定されないが、水、限定されないが、変性エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールなどの低級アルカノールおよびそれらの混合物、好ましくは変性エタノール、キシレン、シクロヘキサノン、アセトン、トルエンおよびメチルエチルケトン、ならびにそれらの混合物、好ましくはキシレンおよびエタノールの混合物が挙げられる。
【００３２】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に使用され得る焼結助剤としては、限定されないが、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、コロイド状シリカおよびそれらの混合物などのシリカ；限定されないが、酸化リチウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素およびそれらの混合物などの酸化物；好ましくはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）が挙げられる。
【００３３】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に使用され得るドーパントとしては、限定されないが、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋およびそれらの混合物などの希土類ドーパントが挙げられる。そのドーパントは、限定されないが、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、およびそれらの混合物などの酸化物；限定されないが、Ｌａ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｃｅ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｐｒ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｎｄ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｐｍ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｓｍ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｅｕ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｇｄ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｔｂ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｄｙ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｈｏ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｅｒ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｔｍ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｙｂ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏ、Ｌｕ（ＯＨ）３・６Ｈ２Ｏおよびそれらの混合物などの水酸化物、ならびに限定されないが、Ｎｄ（ＮＯ３）３、Ｌａ（ＮＯ３）３、Ｃｅ（ＮＯ３）３、Ｐｒ（ＮＯ３）３、Ｎｄ（ＮＯ３）３、Ｐｍ（ＮＯ３）３、Ｓｍ（ＮＯ３）３、Ｅｕ（ＮＯ３）３、Ｇｄ（ＮＯ３）３、Ｈｏ（ＮＯ３）３、Ｅｒ（ＮＯ３）３、Ｔｍ（ＮＯ３）３、Ｙｂ（ＮＯ３）３、Ｔｂ（ＮＯ３）３、Ｄｙ（ＮＯ３）３、Ｌｕ（ＮＯ３）３、およびそれらの混合物などの硝酸塩の形態で使用され得る。
【００３４】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る有機結合剤としては、限定されないが、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリアクリロニトリル、それらの混合物およびそれらのコポリマー、ポリエチレンイミン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル酢酸およびそれらの混合物などの、限定されないが、ビニルポリマー、好ましくはＰＶＢが挙げられる。
【００３５】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る可塑剤としては、限定されないが、フタル酸ブチルベンジル、限定されないが、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（ｎ−ブチル）、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−ｎ−ヘキシル、およびそれらの混合物などの、限定されないがフタル酸塩ベースの可塑剤などのジカルボン酸／トリカルボン酸エステルベースの可塑剤；限定されないが、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジメチル、アジピン酸モノメチル、アジピン酸ジオクチル、およびそれらの混合物などのアジピン酸塩ベースの可塑剤；限定されないが、セバシン酸ジブチルなどのセバシン酸塩ベースの可塑剤、ならびに限定されないが、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジイソブチルおよびそれらの混合物などのマレイン酸塩型の可塑剤；限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびそれらの混合物などのポリアルキレングリコールが挙げられる。使用され得る他の可塑剤としては、限定されないが、安息香酸エステル、エポキシ化植物油、限定されないが、Ｎ−エチルトルエンスルホンアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）ベンゼンスルホンアミド、Ｎ−（ｎ−ブチル）ベンゼンスルホンアミドなどのスルホンアミド、限定されないが、リン酸トリクレジル、リン酸トリブチルなどの有機リン酸エステル、限定されないが、トリエチレングリコールジヘキサノエート、テトラエチレングリコールジヘプタノエートなどのグリコール／ポリエーテルおよびそれらの混合物；限定されないが、クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリブチル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリオクチル、クエン酸トリヘキシル、クエン酸アセチルトリヘキシル、クエン酸ブチリルトリヘキシル、クエン酸トリメチル、アルキルスルホン酸フェニルエステルおよびそれらの混合物などのクエン酸アルキルが挙げられる。
【００３６】
（テープキャスティングスラリーの調製および透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造のための成形テープの製造）
限定されないが、酸化メンハーデン魚油などの上記の分散剤またはそれらの混合物のうちの１つ以上は、限定されないが、水、変性エチルアルコールおよびキシレンなどの上記の溶媒またはそれらの混合物のうちの１つ以上の溶媒と混合されて、中に粉砕媒体を有するミルジャーに加えられる。有用な粉砕媒体としては、限定されないが、アルミナ、イットリア安定化ジルコニア、ＹＡＧ、およびそれらの混合物などの、限定されないが、セラミック材料が挙げられる。
【００３７】
ミルジャーは、約１５％容積容量〜約５０％容積容量、好ましくは約２０％容積容量〜約４０％容積容量、より好ましくは約２５％容積容量〜約３５％容積容量まで、粉砕媒体で充填され得る。限定されないが、コロイド状シリカまたはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、好ましくはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）の形態でシリカなどの焼結助剤、ならびに限定されないが、酸化物、水酸化物もしくは窒化物、またはそれらの混合物などの形態で限定されないが、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋、およびそれらの混合物などの上記のドーパントあるいはそれらの混合物の１つ以上が、限定されないが、アルミナおよびイットリア粉末などの乾燥セラミック材料と一緒にミルジャーに加えられ得る。
【００３８】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る焼結助剤は、広範囲にわたって利用されてもよい。焼結助剤は、セラミック粉末の重量に基づいて約０．０１ｗｔ％〜約５ｗｔ％、好ましくは約０．０２ｗｔ％〜約２ｗｔ％、より好ましくは約０．０４ｗｔ％〜約１ｗｔ％で変化させてもよい。
【００３９】
透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得るドーパントは、広範囲にわたって利用されてもよい。ドーパントは、セラミック粉末の約０．０５ａｔ％〜約５０ａｔ％、好ましくは約０．１ａｔ％〜約１０ａｔ％、より好ましくは約０．２５ａｔ％〜約４ａｔ％で変化させてもよい。
【００４０】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る溶媒は、広範囲にわたって利用されてもよい。溶媒は、セラミック粉末の重量に基づいて約２０ｗｔ％〜約４０ｗｔ％、好ましくは約２５ｗｔ％〜約３５ｗｔ％、より好ましくは約２８ｗｔ％〜約３２ｗｔ％で変化させてもよい。
【００４１】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る分散剤は、広範囲にわたって利用されてもよい。分散剤は、セラミック粉末の重量に基づいて約０．１ｗｔ％〜約４ｗｔ％、好ましくは約０．５ｗｔ％〜約２ｗｔ％、より好ましくは約１ｗｔ％〜約１．５ｗｔ％で変化させてもよい。
【００４２】
粉砕媒体、セラミック粉末、溶媒、および分散剤ならびに必要に応じて焼結助剤およびドーパントを負荷するミルジャーは、約４時間〜約３６時間、好ましくは約１２時間〜約３０時間、より好ましくは約１８時間〜約２４時間粉砕されて、第１のスラリーを生成する。
【００４３】
次いで、上記の有機結合剤またはそれらの混合物のうちの１つ以上および上記の可塑剤またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む結合系が、第１のスラリーに加えられ得る。限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る結合剤は、広範囲にわたって利用されてもよい。結合剤は、セラミック粉末の重量に基づいて約０．５ｗｔ％〜約８ｗｔ％、好ましくは約１ｗｔ％〜約４ｗｔ％、より好ましくは約２．５ｗｔ％〜約３．５ｗｔ％で変化させてもよい。
【００４４】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る可塑剤は、広範囲にわたって利用されてもよい。可塑剤は、セラミック粉末の重量に基づいて約０．５ｗｔ％〜約８ｗｔ％、好ましくは約１ｗｔ％〜約４ｗｔ％、より好ましくは約２．５ｗｔ％〜約３．５ｗｔ％で変化させてもよい。
【００４５】
限定されないが、シクロヘキサノンなどの１つ以上のホモジナイザーが、必要に応じて第１のスラリーに加えられてもよい。限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミックの製造に利用され得るホモジナイザーの量は、粉砕されたスラリーの重量に基づいて約０．０１ｗｔ％〜約０．４ｗｔ％、好ましくは約０．１ｗｔ％〜約０．２ｗｔ％、より好ましくは約０．１２ｗｔ％〜約０．２ｗｔ％で変化させてもよい。次いで、結合剤、可塑剤および必要に応じてホモジナイザーを添加されたスラリーは、約４時間〜約３６時間、好ましくは約１２時間〜約２４時間〜約３０時間、より好ましくは約１８時間〜約２４時間粉砕されて、粉砕されたスラリーを生成する。次いで、その粉砕されたスラリーは、篩を通されて、粉砕媒体から分離される。次いで、その粉砕されたスラリーは、約１５分〜約６０分、好ましくは約２０分〜約４５分、より好ましくは約２０分〜約３０分間、室温で攪拌されて、封入した空気を除去し、過剰な溶媒を蒸発させて、テープキャスティングに適切なスラリー粘度を生じる。次いで、そのスラリーは、ガラス、スチールベルトまたは限定されないが、ポリプロピレンまたはポリエステルなどのシリコンでコーティングされたＭｙｌａｒなどの高分子シートなど、好ましくはシリコンでコーティングされたＭｙｌａｒの移動キャリア上で成形されて、成形テープを生成する。
【００４６】
限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得るスラリーの適切な粘度は、スラリー組成、ドクターブレードの形状、所望のテープの厚さ、キャリア材料およびキャリア速度に依存して、約５０センチポイズ〜約５０００センチポイズ、好ましくは約１００センチポイズ〜約１０００センチポイズ、より好ましくは約１００センチポイズ〜約４００センチポイズである。限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得るテープキャストは、約２０℃〜約４０℃、好ましくは約２０℃〜約２７℃、より好ましくは２２℃〜約２５℃で乾燥されて、乾燥テープを生成する。
【００４７】
別の態様において、限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミック材料の製造に利用され得る異なる組成の２つ以上のスラリーは、移動キャリア上で同時に成形されて、セグメント化されたテープを生成してもよい。そのスラリーは、図５に示す装置１を用いて成形され得る。装置１は、後方支持体５、側方支持体７および支持体５に取り付けられた仕切板１０を備える。仕切板１０の数は、仕切板１０と側方７との間に所望の数のリザーバーを生成するために変化させてもよい。ドクターブレード１５は、側方７の面における溝にスライドする。支持バー１７は、ドクターブレード１５のギャップを変更させるためにブレード１５に作動可能に接続されたダイヤル１９を有する。空間が、隣接する仕切板１０の間に設けられ、スラリーリザーバー２０を形成し、その各々が所望の組成のスラリーを含み得る。この態様において、装置１は、移動キャリア上で２つ以上のスラリーを同時成形するために使用されてもよく、テープの長さに沿って共通の面（複数も含む）を共有する２つ以上の異なる組成を有するセグメント化されたテープを形成する。セグメント化されたテープが成形された後、そのテープは、所望の数の同時成形ピースに切断される。好ましくは、切断はテープの長さに直交する。２つ以上の同時成形ピースは積み重ねられてアセンブリを形成することができ、同じスラリーから形成されたセグメントは、好ましくは、互いに正確な位置に合わされる（ｉｎ  ｒｅｇｉｓｔｒｙ）。次いで、そのアセンブリは、圧縮されて、乾燥および焼結され得るプレフォームを生成することができる。
【００４８】
（グリーンプレフォームの製造および限定されないが、透明ＹＡＧなどの透明セラミックスを生成するための焼結）
典型的に、上記のように生成した乾燥テープを、所望のサイズおよび形状のプレートなどのピースに切断する。ピースの様々な数、典型的に約２〜約２００ピース、好ましくは約１０ピース〜約１００ピース、より好ましくは約３０ピース〜約６０ピースが積み重ねられて、プレフォームを生じるために圧縮されるアセンブリを生成する。そのピースは、任意の方向に互いに対して積み重ねられてもよい。好ましくは、そのピースは、例えば、０°、９０°、１８０°および２７０°などの０°と９０°との間で交互に変化する方向で積み重ねられる。同時成形ピースが積み重ねられた場合、そのピースは、好ましくは、互いに対して０°と１８０°の方向で積み重ねられる。そのピースは、好ましくは、間で交互に層を変化させながら、上面まで、または底面まで積み重ねられる。ドーパント勾配が、焼結された生成物において望まれる場合、異なるドーパント濃度を有するテープからピース断片を合わせることによって積み重ねられている間に、そのドーパント勾配が導入され得る。
【００４９】
テープを形成するために使用される有機混合物のほぼガラス転移（すなわち、軟化）温度まで加熱された圧盤を有する一軸加圧が、アセンブリを圧縮して、プレフォームを生じさせるために使用されてもよい。あるいは、静水圧加圧が使用されてもよい。静水圧加圧の間、圧力は、限定されないが、蒸留水などの加熱された液体を介してアセンブリに伝えられる。
【００５０】
一軸加圧が利用される場合、アセンブリは、約５ＭＰａ〜約３０ＭＰａ、好ましくは約５ＭＰａ〜約２０ＭＰａ、より好ましくは約５ＭＰａ〜約１０ＭＰａの圧力下で一軸加圧され得、ピースを互いに結合させ、次いで、約１０ＭＰａ〜約３０ＭＰａ、好ましくは約１５ＭＰａ〜約３０ＭＰａ、より好ましくは約２５ＭＰａ〜約３０ＭＰａの圧力で静水圧加圧されて、プレフォーム内のピースが密に結合される。次いで、そのプレフォームは、限定されないが、分散剤、結合剤および可塑剤などの有機物を燃焼するために、空気などの酸化雰囲気中で加熱されて、グリーンプレフォームを生成する。加熱は、ガスの発生を最小化しながら、有機物を分解するのに一定の速度で、かつ十分な時間行われる。一般に、加熱は、約０．１℃／分〜約２℃／分、好ましくは約０．１℃／分〜約１℃／分、より好ましくは約０．１℃／分〜約０．４℃／分で行われる。
【００５１】
グリーンプレフォームは、真空、空気、酸素超加圧力、水素、窒素または限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）およびそれらの混合物などの希ガスのいずれかにおいて、好ましくは約１０−１Ｔｏｒｒ〜約１０−６Ｔｏｒｒの真空中、より好ましくは約１０−２Ｔｏｒｒ〜約１０−４Ｔｏｒｒの真空中で焼結されて、多孔性を取り除き、限定されないが、必要に応じて透明ＹＡＧ部分などの透明セラミック部分を必要に応じて生じる。
【００５２】
次いで、焼結された透明セラミック部分は、境界に沿って第２の層または膜を形成しやすくするために、結晶粒界による拡散に起因する焼結助剤の拡散を最小化するのに十分な速度で室温まで冷却されてもよい。冷却速度は、約１０℃／分〜約５０℃／分、好ましくは約１５℃／分〜約４０℃／分、より好ましくは約１５℃／分〜約２５℃／分で変化させてもよい。
【００５３】
透明ＹＡＧがイットリアおよびアルミナ粉末を用いて生成される場合、これらの粉末の各々は、約９９．９９％〜約９９．９９９９％、好ましくは約９９．９９５％〜約９９．９９９９％、より好ましくは約９９．９９９％〜約９９．９９９９％の純度、および約５０ナノメートル〜約５０００ナノメートル、好ましくは約１００ナノメートル〜約１０００ナノメートル、より好ましくは約２００ナノメートル〜約４００ナノメートルの粒経を有し得る。
【００５４】
イットリアおよびアルミナ粉末は、約１００℃で、２４時間以上、空気中で乾燥されて、使用前に吸着水が取り除かれる。その粉末は、真空または不活性雰囲気中で保存されて、使用前に水が吸着するのを防ぐことができる。使用され得るイットリア粉末の例としては、限定されないが、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｙｔｔｒｉａ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＮＹＣ）（９９．９９９％純度、５０００ｎｍ直径）、Ｓｈｉｎ−Ｅｔｓｕ  ＵＵイットリア（３００ｎｍ、９９．９９％純度）、Ｓｈｉｎ−Ｅｔｓｕ  ＵＵ−ＨＰイットリア（２００ｎｍ、９９．９９％純度）から提供されるイットリア粉末が挙げられる。使用され得るアルミナ粉末としては、限定されないが、Ｂａｉｋｏｗｓｋｉ  ＢＡ−１５（２００ｎｍ、９９．９９％純度）、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  ＡＫＰ−３０００アルミナ（５００ｎｍ、９９．９９９％純度）、およびＳｕｍｉｔｏｍｏ  ＡＫＰ−５０アルミナ（３００ｎｍ、９９．９９９％純度）から提供されるアルミナ粉末が挙げられる。
【００５５】
イットリアおよびアルミナ粉末の量は変化させてもよい。典型的に、イットリアおよびアルミナの量は、約２．５：５．５〜約３．５：４．５、好ましくは約２．８：５．２〜約３．２：４．８、より好ましくは約２．９５：５．０５〜約３．０５：４．９５、最も好ましくは３：５のイットリア：アルミナのモル比で利用される。乾燥イットリアおよびアルミナ粉末は、乾燥オーブンから直接ミルジャーに加えられてもよい。あるいは、オーブン乾燥後、その粉末は、使用前に真空または不活性雰囲気のいずれかで保存されてもよい。焼結の間の加熱速度は、気体が放出および／または相変態を完了させることができる温度で、必要に応じて、約１５分〜約４８時間、好ましくは３０分〜約８時間、より好ましくは約２時間〜約４時間、保持しながら、約２℃／分〜約４０℃／分、好ましくは約５℃／分〜約１０℃／分で変化させてもよい。焼結は、約１６００℃〜約１９００℃、好ましくは約１８００℃〜約１９００℃、より好ましくは約１８００℃〜約１８５０℃で行われてもよい。
【実施例】
【００５６】
（実施例１：アルミナおよびイットリア粉末からのＹＡＧの製造）
２５０ｍｌの高密度ポリエチレンミルジャーを、５ｍｍ直径のＹ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２粉末媒体で３３．３％容積容量まで充填する。酸化メンハーデン魚油（１．４０ｇ、グレードＺ−３、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、無水キシレン（１７．３０ｇ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）、変性エチルアルコール（１７．３０ｇ、Ｐｈａｒｍｃｏ）およびＴＥＯＳ（０．３５ｇ、９９．９９９＋％金属成分、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）をミルジャーに加える。
【００５７】
Ｙ２Ｏ３粉末（９９．９９９９％純度、５０００ナノメートル直径、ＨＪＤ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）およびＡｌ２Ｏ３粉末（グレードＡＫＰ−５０、９９．９９９％純度、３００ナノメートル直径、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）を２４時間、１００℃で乾燥させ、乾燥オーブンからまだ熱い状態でミルジャーに加えて、混合物を生成する。その粉末を、５：３のＡｌ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３のモル比で利用する。全粉末重量は７０．００ｇである。
【００５８】
酸化メンハーデン魚油、キシレン、変性エチルアルコール、ＴＥＯＳ、Ｙ２Ｏ３粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末の混合物を２４時間粉砕して第１のスラリーを得る。ポリビニルブチラール（３．４９ｇ、グレードＢ−９８、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、フタル酸ブチルベンジル（１．７５ｇ、グレードＳ−１６０、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）およびポリアルキレングリコール（１．７５ｇ、グレードＵＣＯＮ５０ＨＢ２０００、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）を第１のスラリーに加え、得られた処理されたスラリーをさらに２４時間粉砕して、粉砕されたスラリーを得る。粉砕されたスラリーの組成を表１に示す。
【００５９】
【表１】
0004805410.tif 000002
【００６０】
ミルジャーの内容物をビーカーに篩を通して注ぎ、粉砕されたスラリーから粉砕媒体を分離する。キシレンおよびエチルアルコールの等量の重量の７ミリリットルのリンス溶液を、媒体およびミルジャーをリンスするために使用して、残りの粉砕されたスラリーを回収する。回収された残りのスラリーおよびリンス溶液を、ビーカー内の粉砕されたスラリーに加え、２５分間、室温にて磁気攪拌バーで攪拌し、次いで、３８ｃｍ／分で移動するシリコンでコーティングされたＭｙｌａｒキャリア上で０．３ｍｍのギャップを有するドクターブレードを用いて成形して、成形テープを生成する。
【００６１】
その成形テープを、１時間、空気中で室温にて乾燥させ、０．１ｍｍの厚さを有する乾燥テープを得る。その乾燥テープをキャリアから取り除き、３０ｍｍ×３０ｍｍピースに切断する。これらのピースのうちの３０個を、１５分間、７４℃にて５ＭＰａの一軸加圧下で積層されるアセンブリに積み重ねて、プレフォームを得る。次いで、そのプレフォームを、３０分間、２０ＭＰａの圧力で７４℃にて静水圧加圧する。次いで、そのプレフォームを、０．５℃／分にて５００℃まで空気中で加熱し、６０分間５００℃にて保持して有機物を燃焼し、続いて、自然に冷やしてグリーンプレフォームを得る。次いで、１０℃／分にて１８００℃まで加熱し、１６時間、１８００℃に保持しながら、グリーンプレフォームを１０−３Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、次いで、２０℃／分にて室温まで冷却して、２．７ｍｍ厚さの透明ＹＡＧを生成する。
【００６２】
透明ＹＡＧ生成物の光の透過性を、分光光度計を用いて評価する。その分光光度計は、波長が連続して変化し得る光のビームを生成する。試料を通過する結果としての光の強度の変化を測定する。その結果を、２５０〜９００ｎｍのスペクトル範囲について図１および表２に示す。圧縮したテープキャストＹＡＧ部分の微細構造を図３に示す。
【００６３】
【表２】
0004805410.tif 000003
【００６４】
（実施例１Ａ）
成形テープを２時間、空気中で室温にて乾燥させることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００６５】
（実施例２）
さらに粉砕する前に、シクロヘキサノン（４滴、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）を第１のスラリーに加えて粉砕されたスラリーを得ることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００６６】
（実施例３）
使用するイットリア粉末がＮｉｐｐｏｎ  Ｙｔｔｒｉａ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＮＹＣ）（９９．９９９％純度、５，０００ナノメートル直径）であることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００６７】
（実施例４）
７０ｇｍの９９．９９９％純度のＹＡＧをイットリアおよびアルミナの混合物と置き換えることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００６８】
（実施例５）
５ｍｍ直径のアルミナ粉砕媒体（９９．９％、Ｎｉｋｋａｔｏ  Ｃｏｒｐ．，Ｓａｋａｉ，日本）を、イットリア安定化ジルコニア粉砕媒体と置き換え、ミルジャーをアルミナ粉砕媒体で３３％容量まで充填することを除いて、実施例１の手順に従う。
【００６９】
（実施例６）
ドクターブレードのギャップが０．２ｍｍであることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００７０】
（実施例６Ａ）
ドクターブレードのギャップが０．５ｍｍであることを除いて、実施例１の手順に従う。
【００７１】
（実施例７）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、１５分間１９０℃で保持して、有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７２】
（実施例７Ａ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、１５分間２７５℃で保持して、有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７３】
（実施例７Ｂ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、１５分間３７５℃で保持することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７４】
（実施例７Ｃ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、１５分間５００℃で保持することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７５】
（実施例７Ｄ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、４５分間１９０℃で保持して、有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７６】
（実施例７Ｅ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、４５分間２７５℃で保持して、有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７７】
（実施例７Ｆ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、４５分間３７５℃で保持することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７８】
（実施例７Ｇ）
グリーンプレフォームを、０．１℃／分で加熱し、４５分間５００℃で保持することを除いて実施例１の手順に従う。
【００７９】
（実施例７Ｈ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、１５分間１９０℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８０】
（実施例７Ｉ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、１５分間２７５℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８１】
（実施例７Ｊ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、１５分間３７５℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８２】
（実施例７Ｋ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、１５分間５００℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８３】
（実施例７Ｌ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、４５分間１９０℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８４】
（実施例７Ｍ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、４５分間２７５℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８５】
（実施例７Ｎ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、４５分間３７５℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８６】
（実施例７Ｐ）
グリーンプレフォームを、２．０℃／分で加熱し、４５分間５００℃で保持して有機物を燃焼することを除いて実施例１の手順に従う。
【００８７】
（実施例８）
７５℃にて５ＭＰａで一軸加圧を利用して、プレフォームを生成することのみを除いて実施例１の手順を利用する。
【００８８】
（実施例８Ａ）
７５℃にて２０ＭＰａで静水圧加圧を利用して、プレフォームを生成することのみを除いて実施例１の手順を利用する。
【００８９】
（実施例９）
グリーンプレフォームを１５分間１８００℃で保持することを除いて実施例１の手順に従う。
【００９０】
（実施例９Ａ）
グリーンプレフォームを６０分間１８００℃で保持することを除いて実施例９の手順に従う。
【００９１】
（実施例９Ｂ）
グリーンプレフォームを２４時間１８００℃で保持することを除いて実施例９の手順に従う。
【００９２】
（実施例９Ｃ）
グリーンプレフォームを４８時間１８００℃で保持することを除いて実施例９の手順に従う。
【００９３】
（実施例１０）
生成物の厚さにわたるドーパント勾配を、異なるドーパント濃度を有するテープからテープピースを積み重ねることによって生成することを除いて実施例１の手順に従う。
【００９４】
本実施例において、２つの外側部分（各々、１０層の０．１ｍｍ厚のドープされていないＹＡＧから形成される）の間に１０層の０．１ｍｍ厚の１ａｔ％ＮｄでドープされたＹＡＧの内側部分から形成される構造である。ドープされていないＹＡＧの層の各々を、実施例１に従って作製する。Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて１アトミック％のＮｄをＥｒの代わりに置き換える（ここで、ＮｄはＮｄ２Ｏ３（Ａｌｄｒｉｃｈ、１００ｎｍ、９９．９％）の形態で提供される）ことを除いて、１ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの層の各々を、実施例１２の手順に従って作製する。次いで、その層を積み重ねて合わせ、５ＭＰａおよび７４℃で一軸加圧し、続いて、２０ＭＰａおよび７４℃で静水圧加圧により積層して、プレフォームを生成する。次いで、そのプレフォームを加熱して、実施例１のように有機物を燃焼し、また、実施例１の手順に従って焼結する。
【００９５】
（実施例１０Ａ）
この実施例において、０．１ｍｍ厚のドープされていないＹＡＧの８つの層を、堆積される０．１ｍｍ厚の０．２５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の０．５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の０．７５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の１ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の０．７５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の０．５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、０．１ｍｍ厚の０．２５％のＮｄでドープされたＹＡＧの２つの層、および０．１ｍｍ厚のＹＡＧの８つの層と合わせる。ドープされていないＹＡＧの層の各々は、実施例１に従って作製する。
【００９６】
Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて０．２５アトミック％のＮｄをＥｒの代わりに置き換える（ここで、ＮｄはＮｄ２Ｏ３（Ａｌｄｒｉｃｈ、１００ｎｍ、９９．９％）の形態で提供される）ことを除いて、０．２５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧ層の各々を、実施例１２の手順に従って作製する。Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて０．５アトミック％のＮｄをＥｒの代わりに置き換える（ここで、ＮｄはＮｄ２Ｏ３（Ａｌｄｒｉｃｈ、１００ｎｍ、９９．９％）の形態で提供される）ことを除いて、０．５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧ層の各々を、実施例１２の手順に従って作製する。Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて０．７５アトミック％のＮｄをＥｒの代わりに置き換える（ここで、ＮｄはＮｄ２Ｏ３（Ａｌｄｒｉｃｈ、１００ｎｍ、９９．９％）の形態で提供される）ことを除いて０．７５ａｔ％のＮｄでドープされたＹＡＧ層の各々を、実施例１２の手順に従って作製する。次いで、その層を積層し、実施例１０の手順に従って熱処理する。
【００９７】
（実施例１０Ｂ）
生成物の厚さにわたるドーパント勾配を、異なるドーパント濃度を有するテープからテープピースを積み重ねることによって生成することを除いて実施例１の手順に従う。
【００９８】
本実施例において、図６（ａ）に示す構造３０は、ドープされていないＹＡＧの１０個の層から形成される底部部分３７と、０．５ａｔ％のドープされたＹＡＧの１０個の層から形成される上部部分３９との間の０．１ｍｍ厚の０．２５ａｔ％のＥｒでドープされたＹＡＧの１０個の層の中央部分３５から形成される。ドープされていないＹＡＧの層の各々を、実施例１に従って作製する。０．５ａｔ％のＥｒでドープされたＹＡＧの層の各々を、実施例１２の手順に従って作製する。Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて０．２５アトミック％のＥｒを利用することを除いて、０．２５ａｔ％のＥｒでドープされたＹＡＧ層の各々を、実施例１２に従って作製する。次いで、その層を堆積させて合わせ、５ＭＰａおよび７４℃で一軸加圧し、続いて、２０ＭＰａおよび７４℃で静水圧加圧により積層して、プレフォームを生成する。次いで、そのプレフォームを、実施例１のように有機物を燃焼するために加熱し、また、実施例１の手順に従って焼結する。
【００９９】
（実施例１１）
純粋なＹＡＧの層の間に挟まれる４ａｔ％のＮｄ３＋でドープされたＹＡＧの０．４ｍｍ厚の層から形成される透明ＹＡＧ生成物を生成する。そのＹＡＧ生成物は４ｍｍの厚さを有する。この手順において、１．８ｍｍ厚の層のＹＡＧ、０．４ｍｍ厚の層の４ａｔ％のＮｄ３＋でドープされたＹＡＧ、および実施例１に従って生成される１．８ｍｍ厚の層のドープされていないＹＡＧから形成される積層を、その積層内に合わせる。ドープされていないＹＡＧの層を実施例１に従って作製する。Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいて４．０アトミック％のＮｄをＥｒの代わりに置き換える（ここで、Ｎｄは、Ｎｄ２Ｏ３（Ａｌｄｒｉｃｈ、１００ｎｍ、９９．９％）の形態で提供される）ことを除いて、４ａｔ％のＮｄ３＋でドープされたＹＡＧの層を、実施例１２の手順に従って作製する。その堆積層を薄片にし、実施例１０の手順に従って熱処理する。ＮｄでドープされたＹＡＧ生成物の厚さにわたるライン走査を、エネルギー分散型ｘ線検出器（ＥＤＳ）によって行う。その結果を図４および表３に示す。図４の左のグラフは、Ｙ、Ａｌ、ＯおよびＮｄについての走査の結果を示す。図４の右のグラフは、Ｎｄについての走査を示す。
【０１００】
【表３】
0004805410.tif 000004
【０１０１】
（実施例１２）
粉末をスラリーに加えるときに、Ｙ２Ｏ３粉末のイットリウム含有量に基づいた０．５アトミック％のＥｒ（Ｅｒ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ、９９．９９％）の形態）を、ドーパントとして加えることを除いて実施例１の手順に従う。
【０１０２】
（実施例１３）
実施例１の粉砕されたスラリーを、図５の装置の第１のリザーバーに入れる。ドーパントとして１ａｔ％のＮｄを含む実施例１の粉砕されたスラリーを、図５の装置の第２のリザーバーに入れる。実施例１の粉砕されたスラリーを、図５の装置の第３のリザーバーに入れる。スラリーを、２０ｃｍ／分の速度にて実施例１で利用したキャリア上で０．３５ｍｍのドクターブレードのギャップで同時成形して、セグメント化された同時成形テープを生成する。セグメント化されたテープを２５℃で乾燥して、乾燥テープを生成する。その乾燥テープを、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法のピースに切断する。これらのピースのうちの５０個を、テープのセグメントの各々が互いに正確な位置になる部分に積み重ねて、アセンブリを生成する。そのアセンブリを、５ＭＰａおよび７４℃で一軸加圧して、プレフォームを生成する。次いで、そのプレフォームを、２０ＭＰａおよび７４℃で静水圧加圧する。次いで、得られたプレフォームを、実施例１の手順に従って、有機物を燃焼するために加熱し、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で４時間、１７００℃で燃焼する。得られた生成物を、８時間、２００ＭＰａのＡｒ圧力下で１７００℃にて熱間等静圧圧縮成形して、セグメント化された複合部分を生成する。
【０１０３】
（実施例１３Ａ）
装置が４つの仕切板１０を使用して５つのリザーバーを設けることを除いて、図５の装置を利用する。実施例１の粉砕されたスラリーを、第１および第５のリザーバーに入れる。ドーパントとして０．５％のＥｒを含む実施例１２の粉砕されたスラリーを、図５の装置内の第３のリザーバーに入れる。実施例１２（０．２５％のＥｒを０．５％のＥｒの代わりに置き換える）の粉砕されたスラリーを、図５の装置の第２および第４のリザーバーに入れる。そのスラリーを、２０ｃｍ／分の速度にて実施例１で利用するキャリア上で０．３５ｍｍのドクターブレードのギャップで同時成形して、図６（ａ）に示すセグメント化された同時成形テープ４０を生成する。そのセグメント化されたテープを２５℃で乾燥して、セグメント４２、４４、４６、４８および５０を有する乾燥テープを生成する。ここで、セグメント４２および５０はドープされていないＹＡＧであり、セグメント４６は０．５ａｔ％のＥｒでドープされたＹＡＧであり、セグメント４４および４８は、０．２５ａｔ％のドープされたＹＡＧである。
【０１０４】
その乾燥テープを、３０ｍｍ×１３０ｍｍに測定して長方形のピースに切断する。これらのピースのうちの５０個を、位置を正確に合わせた境界面で積み重ねて、アセンブリを生成する。そのアセンブリを５ＭＰａおよび７４℃で一軸加圧して、プレフォームを生成する。次いで、そのプレフォームを、２０ＭＰａおよび７４℃で静水圧加圧する。次いで、得られたプレフォームを、実施例１の手順に従って、加熱して有機物を燃焼し、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で４時間、１７００℃で燃焼する。得られた生成物を、実施例１の手順に従って、有機物を燃焼するために加熱し、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で４時間、１７００℃で燃焼する。得られた生成物を、８時間、２００ＭＰａのＡｒ圧力下で１７００℃にて熱間等静圧圧縮成形して、セグメント化された複合部分を生成する。
【０１０５】
（実施例１４）
実施例１で生成される焼結されたＹＡＧプレフォームを、４時間、２００ＭＰａのＡｒ圧力下で１７５０℃にて熱間等静圧圧縮成形されることを除いて実施例１の手順に従う。
【０１０６】
代替の実施形態において、水性スラリーを使用してもよい。有用な水性スラリーとしては、ＹＡＧ粉末、コハク酸（分散剤）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ、分散剤／結合剤）および水が挙げられる。この実施形態を実施例１５に例示する。
【０１０７】
（実施例１５）
水性ベースのスラリーを生成することを除いて実施例１の手順に従う。
【０１０８】
この実施形態において、１４ｇの水をエチルアルコールおよびキシレンの代わりに置き換え、５ｇのコハク酸（ＡＣＳ試薬グレード、≧９９．０％）および１４ｇのＰＥＩ（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｈ２Ｏ中８０％のエトキシ化溶液平均Ｍｗ約５０，０００、３７ｗｔ％）を有機物（すなわち、分散剤、結合剤および可塑剤）の代わりに置き換える。固体は７０ｇのＹＡＧ粉末を含む。
【０１０９】
（実施例１６：透明Ｃｅ２Ｏ３の製造）
２５０ｍｌの高密度ポリエチレンミルジャーを、５ｍｍ直径のアルミナ粉砕媒体で３３．３％容量まで充填する。酸化メンハーデン魚油（１．４０ｇ、グレードＺ−３、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、無水キシレン（１７．３０ｇ．Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）変性エチルアルコール（１７．３０ｇ、Ｐｈａｒｍｃｏ）およびＴＥＯＳ（０．３５ｇ、９９．９９９＋％金属成分、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）をミルジャーに加える。Ｃｅ２Ｏ３粉末（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒから提供される９９．９９９９％純度、５０００ナノメートル直径）を、２４時間、１００℃で乾燥し、乾燥オーブンから熱い状態のままであるが、ミルジャーに加えて、混合物を生成する。粉末重量の合計は７０．００ｇである。
【０１１０】
酸化メンハーデン魚油、キシレン、変性エチルアルコール、ＴＥＯＳおよびＣｅ２Ｏ３粉末を混合して、第１のスラリーを生成する。ポリビニルブチラール（３．４９ｇ、グレードＢ−９８、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、フタル酸ブチルベンジル（１．７５ｇ、グレードＳ−１６０、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）およびポリアルキレングリコール（１．７５ｇ、グレードＵＣＯＮ５０ＨＢ２０００、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）を、第１のスラリーに加えて、処理されたスラリーを生成し、次いで、それをさらに２４時間、粉砕して、粉砕されたスラリーを生成する。
【０１１１】
ミルジャーの含有物を、篩を通してビーカー内に注ぎ、粉砕されたスラリーから粉砕媒体を分離する。等量の重量のキシレンおよびエチルアルコールからなる１０ミリリットルのリンス溶液を、媒体およびミルジャーをリンスするために使用して、残余の粉砕されたスラリーを回収する。回収された残余のスラリーおよびリンス溶液を、ビーカー内の粉砕されたスラリーに加え、２５分間、室温にて磁気攪拌バーで攪拌し、次いで、２０ｃｍ／分で移動する、シリコンでコーティングされたＭｙｌａｒキャリア上で０．３ｍｍのギャップを有するドクターブレードを用いて成形して、成形テープを生成する。
【０１１２】
成形テープを、１時間、空気中で室温にて乾燥して、０．１ｍｍの厚さを有する乾燥テープを得る。その乾燥テープをキャリアから取り除き、３０ｍｍ×３０ｍｍのピースに切断する。これらのピースのうちの３０個を、１５分間、７４℃にて５ＭＰａの一軸加圧下で積層されるアセンブリに積み重ねて、プレフォームを形成する。次いで、そのプレフォームを、３０分間、２０ＭＰａの圧力で７４℃にて静水圧加圧する。次いで、そのプレフォームを、５００℃まで０．５℃／分にて空気中で加熱し、６０分間、５００℃に保持して、有機物を燃焼し、続いて、自然に冷やして、グリーンプレフォームを得る。次いで、そのグリーンプレフォームを、１７５０℃まで１０℃／分で加熱しながら、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、８時間、１８００℃で保持し、次いで、室温まで２０℃／分で冷却する。
【０１１３】
（実施例１７：透明Ｙ２Ｏ３の製造）
Ｙ２Ｏ３をＣｅ２Ｏ３の代わりに置き換えることを除いて実施例１６の手順に従う。次いで、グリーンプレフォームを、１９００℃まで１０℃／分で加熱しながら、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、６時間、１９００℃に保持し、次いで、室温まで２０℃／分で冷却する。
【０１１４】
（実施例１８：透明Ｓｃ２Ｏ３の製造）
Ｓｃ２Ｏ３をＣｅ２Ｏ３の代わりに置き換えることを除いて実施例１６の手順に従う。次いで、グリーンプレフォームを、１８００℃まで１０℃／分で加熱しながら１０−４Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、１０時間、１８００℃で保持し、次いで、室温まで２０℃／分で冷却する。
【０１１５】
（実施例１９：透明Ｌｕ２Ｏ３の製造）
Ｌｕ２Ｏ３をＣｅ２Ｏ３の代わりに置き換えることを除いて実施例１６の手順に従う。次いで、グリーンプレフォームを、１８５０℃まで１０℃／分で加熱し、８時間、１８５０℃に保持しながら、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、次いで、室温まで２０℃／分で冷却する。
【０１１６】
（実施例２１：透明ＭｇＡｌ２Ｏ４スピネルの製造）
２５０ｍｌの高密度ポリエチレンミルジャーを、５ｍｍ直径のアルミナ粉砕媒体で３３．３％容積容量まで充填する。酸化メンハーデン魚油（１．４０ｇ、グレードＺ−３、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、無水キシレン（１７．３０ｇ．Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）、変性エチルアルコール（１７．３０ｇ、Ｐｈａｒｍｃｏ）およびＴＥＯＳ（０．３５ｇ、９９．９９９＋％金属成分、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）をミルジャーに加える。ＭｇＯ粉末（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから提供される９９．９９９９％純度、５０００ナノメートル直径）およびＡｌ２Ｏ３粉末（グレードＡＫＰ−５０、９９．９９９％純度、３００ナノメートル直径、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）を、２４時間、１００℃で乾燥し、乾燥オーブンから熱いままの状態でミルジャーに加えて、混合物を生成する。粉末は、１：１のモル比のＡｌ２Ｏ３：ＭｇＯで利用する。粉末重量の合計は７０．００ｇである。
【０１１７】
酸化メンハーデン魚油、キシレン、変性エチルアルコール、ＴＥＯＳ、ＭｇＯ粉末およびＡｌ２Ｏ３粉末の混合物を、２４時間粉砕して、第１のスラリーを得る。ポリビニルブチラール（３．４９ｇ、グレードＢ−９８、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）、フタル酸ブチルベンジル（１．７５ｇ、グレードＳ−１６０、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）およびポリアルキレングリコール（１．７５ｇ、グレードＵＣＯＮ５０ＨＢ２０００、Ｔａｐｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ）を第１のスラリーに加えて、処理されたスラリーを生成し、次いで、それをさらに２４時間粉砕して、粉砕されたスラリーを生成する。
【０１１８】
ミルジャーの内容物を、篩を通してビーカー内に注ぎ、粉砕されたスラリーから粉砕媒体を分離する。等量の重量のキシレンおよびエチルアルコールからなる１０ミリリットルのリンス溶液を、媒体およびミルジャーをリンスするために使用して、残余の粉砕されたスラリーを回収する。回収された残余のスラリーおよびリンス溶液を、ビーカー内の粉砕されたスラリーに加え、２５分間、室温にて磁気攪拌バーで攪拌し、次いで、２０ｃｍ／分で移動する、シリコンでコーティングされたＭｙｌａｒキャリア上で０．３ｍｍのギャップを有するドクターブレードを用いて成形し、成形テープを生成する。
【０１１９】
成形テープを、１時間、空気中で室温にて乾燥し、０．１ｍｍの厚さを有する乾燥テープを得る。その乾燥テープをキャリアから取り除き、３０ｍｍ×３０ｍｍのピースに切断する。これらのピースのうちの３０個を、７４℃にて１５分間、５ＭＰａの一軸加圧下で積層されるアセンブリに積み重ねて、プレフォームを得る。次いで、そのプレフォームを、３０分間、２０ＭＰａの圧力で７４℃にて静水圧加圧する。次いで、そのプレフォームを、６００℃まで０．４℃／分にて空気中で加熱し、３０分間６００℃で保持して、有機物を燃焼し、続いて、自然に冷やして、グリーンプレフォームを得る。次いで、そのグリーンプレフォームを、１７００℃まで１０℃／分にて加熱し、５時間、１７００℃に保持しながら、１０−３Ｔｏｒｒの真空中で焼結し、次いで、室温まで２０℃／分で冷却する。
【０１２０】
（実施例２２）
０．３ｇのＢ２Ｏ３（９９．９８％、金属成分、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）をＴＥＯＳの代わりに置き換えることを除いて実施例１の手順に従う。
【図１】
0004805410.tif 000005
【図２】
0004805410.tif 000006
【図３】
0004805410.tif 000007
【図４】
0004805410.tif 000008
【図５】
0004805410.tif 000009
【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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