丰桥技术科学大学教授Hiromi Nakano与一家公司合作，开发了一种小型轻质气压控制气氛炉，可以在3倍大气压下快速均匀地合成Li 2O-Nb2O5-TiO2（LNT）固溶体材料的周期性结构。他们使用详细的组成/结构分析发现了这其中潜在的机制。与传统电炉相比，这种烧结工艺的时长降低了四分之一，而且该技术也可应用于其它材料。

     气压控制气氛炉使用常规100 V交流电源，可以节约800瓦能量。这种气氛炉利用压缩机或气流来提供/控制加压气体，材料可以被加热到1100摄氏度。

     为了验证这种新型气氛炉的性能，目前的研究主要集中在LNT固溶体上。Nakano教授和她的团队多年来一直致力于LNT固溶体的研究，尤其是它们的电学性质和作为磷光体的基质材料的应用，他们已经获得了电炉和毫米波加热系统中的材料的基本数据。Nakano教授说：“在一个特定的结构层中，这种材料表现出一种独特的周期结构（上层建筑），称为自组织结构层中的M相。这种上部结构具有一个三角状的LiNbO3型结构，作为基体，通过周期性地插入刚玉[Ti2O3] 2 层作为共生层，从而使基体分开。对于传统的电炉，具有均匀的上部结构材料需要很长的烧结过程。如果这些材料可以在较短的时间内均匀地合成，它们就可以作为实际材料得到更广泛的应用。

     那么快速合成在本研究中是如何实现的？众所周知，在低氧分压下，氧空位机制占主导地位，在高氧分压下阳离子空位占主导地位。使用低气压进行研究，导致团队发现材料存在氧扩散机制，其中还涉及间隙氧，尽管占主导地位的是阳离子空位。如图2所示，Ti价从Ti4 到Ti3 在共生层中发生变化，从而导致氧空位。然后，间质氧沿着共生层的方向促进氧扩散，就像球池上的球一样。结果，晶粒形状在晶粒生长方向上变为各向异性，并形成板状晶粒。

     Nakano教授说：“在发展的初期，我考虑使用不同的设备进行快速烧结，因为我认为在3倍大气压的情况下，不能使用气压控制炉进行快速烧结。但是有一天，我们的研究伙伴公司一位工程师用这个熔炉进行了实验。尽管过去没有类似的实验成功，但在那个特定的日子里，这个特殊的实验产生了一种非常均匀的材料。从那时起，我开始使用这个气压控制炉，在各种条件下进行实验，*终确认这样会导致烧结时间的减少。然而，在这样的加压区，成功合成材料的报道很少，我花了三个月的时间通过出版物来尝试并揭示快速烧结背后的机理。就在那时，我参加了一个会议，一位受邀的讲演者讨论了在高温下氧的扩散行为，他还展示了一段视频，解释了他们模拟的结果。当材料具有氧空位时，间隙氧在材料中分散氧离子，很像撞击桌上的球。我一看到这段视频，就把它们两个放在一起，我意识到这是快速烧结背后的机制。

      “目前，我们正将这项技术进行扩大，应用于其他在压力控制气氛炉中烧结很长时间的材料。目前我们烧结的材料可用于不同领域的产品，如光通信设备、各种传感器和LED。