宾夕法尼亚州立大学材料科学和工程学专业的Clive Randall教授和他的同事们研发了一种叫做冷烧工艺（CSP）的新技术，它为结合原本不相容的材料（如陶瓷和塑料）开创了新的可能性，使人们能够创造出更多有用的新型复合材料，同时降低生产过程中的能量消耗。

Randall教授表示，“在现代社会的运行中，我们必须非常注意二氧化碳的排放和能量的消耗。如果能改造包括陶瓷在内的很多人造材料的制造工艺，降低二氧化碳的排放和能耗，那就太好了。”

他还说，“这不仅是一种冷烧工艺（从室温到200摄氏度），还能在15分钟之内将一些材料的理论密度增加到95%以上。我们现在制造陶瓷的速度比烤比萨还快，而且所需温度更低。”

他们把最新发现的制作工艺发表在了学术期刊《高级功能材料》（Advanced Functional Materials）上，细致地描述了用CSP工艺对陶瓷和热塑性聚合物复合材料进行的共烧结过程。

为了展示这种工艺可应用材料的范围，他们还选择了3种复合材料做演示，从而补充3种不同陶瓷（1种微波电介质、1种电解质和1种半导体）的特性。

试验表明，这些复合材料可以在120摄氏度的情况下，在15到60分钟内被烧结至较高的密度。

Randall教授称，在操作的过程中，需要在陶瓷粉末中加入几滴水或是酸性溶液润湿。材料颗粒的坚硬表面会发生分解，并且部分溶解在水中，在颗粒界面产生一种液相的状态。增加温度和压力后，水会流动，固体的粒子会在初始的致密化过程中发生重排。

在操作的第二步中，原子或离子簇会从颗粒接触处分离，从而加速扩散。这可使表面自由能最小化，让材料颗粒能够紧密结合到一起。其中最关键的部分是湿度、压力、热量和时间的精确组合，这样才能把握材料完全结晶、得到较高密度所需的反应速率。

“我认为冷烧工艺是由一连串不同挑战构成的，”Randall教授说，“在一些系统中，你不用加压也能制造，但在另一些系统中却需要。在一些系统中你还需要用上纳米粒子，但是在另一些系统中，完全用不上。这取决于你使用的系统和化学反应过程本身。”

在发明这套工艺后，他们建立了一套资料库，记录了多种材料系统中采用CSP工艺所需的精确技术，目前已达50多种。其中包括陶瓷-陶瓷复合材料、陶瓷-纳米颗粒复合材料、陶瓷-金属材料，以及本文讨论的陶瓷-聚合物材料。

在建筑材料（比如瓷砖）、保温材料、生物医学植入物和许多电子元件的制造中，其实也可以应用CSP系统。

“我希望现有的制造工艺能够运用这项技术，它不仅解决了不相容材料互相结合的问题，还降低了能耗，减少了二氧化碳的排放，”Randall教授说。这难道不就是创新的意义么。