Čo je reverzná sublimácia?



spätná sublimácia alebo regresívna, nazývaná aj depozícia alebo tuhnutie plynu ochladzovaním, je opakom sublimácie, ktorá odparuje pevné látky bez ich prvého skvapalňovania..

V súčasnosti prebieha mnoho výskumov v oblasti chemického nanášania pár, najmä v oblasti materiálov používaných na pokrytie polymérov a nájdenie materiálov, ktoré sú menej škodlivé pre životné prostredie (Anne Marie Helmenstine, 2016)..

Pri danej teplote môže väčšina zlúčenín a chemických prvkov vykazovať jeden z troch rôznych stavov hmoty pri rôznych tlakoch.

V týchto prípadoch vyžaduje prechod z tuhého stavu do plynného stavu prechodný kvapalný stav. Pri teplotách nižších ako trojnásobný bod však zvýšenie tlaku spôsobí fázový prechod priamo z plynu do pevnej látky.

Tiež pri tlakoch pod trojnásobným bodovým tlakom bude mať pokles teploty za následok, že plyn sa stane pevným bez toho, aby prešiel cez kvapalinovú oblasť (Boundless, S.F.)..

Príklady reverznej sublimácie

Ľad a sneh sú najbežnejšími príkladmi spätnej sublimácie. Sneh, ktorý padá v zime, je výsledkom nadchladenia vodnej pary nachádzajúcej sa v oblakoch.

Mráz je ďalším príkladom depozície, ktorú možno považovať za experiment v chémii, ktorý opisuje zmeny v stavoch hmoty.

Môžete tiež experimentovať s hliníkovou plechovkou a veľmi studenou slanou vodou. Meteorológovia boli schopní otestovať depozíciu z prvej ruky počas zimy 2014 v dôsledku nižších teplôt v mnohých oblastiach Spojených štátov amerických..

Svetelné diódy alebo LED svetlá sú potiahnuté rôznymi látkami ukladaním.

Syntetické diamanty je možné vyrobiť aj chemickou depozíciou, čo znamená, že umelo ochladzovaním plynného uhlíka sa môžu vyrábať diamanty všetkých tvarov, veľkostí a farieb..

Študenti môžu experimentovať s výrobou syntetického diamantu bez všetkého tepla a tlaku (Garrett-Hatfield, S.F.).

Použitie sublimácie

1. Chemická depozícia pár

Chemická depozícia pár (alebo CVD) je všeobecný názov pre skupinu procesov, ktoré zahŕňajú uloženie pevného materiálu z plynnej fázy a je v niektorých aspektoch podobný fyzikálnemu depozícii parou (PVD). ).

PVD sa líši v tom, že prekurzory sú tuhé, pričom materiál, ktorý má byť nanesený, je odparený z pevnej bielej farby a uložený na substráte..

Prekurzorové plyny (často zriedené v nosných plynoch) sa privádzajú do reakčnej komory pri približne teplote okolia.

Keď prechádzajú alebo prichádzajú do styku s vyhrievaným substrátom, reagujú alebo sa rozkladajú, čím vytvárajú pevnú fázu, ktorá je uložená na substráte.

Teplota substrátu je kritická a môže ovplyvniť prebiehajúce reakcie (AZoM, 2002)..

V istom zmysle môžete vysledovať technológiu chemickej depozície pár, čiže CVD, až do prehistórie:

"Keď jaskynný jaskyne zapálili lampu a sadze boli uložené na stene jaskyne," hovorí, že to bola základná forma CVD.

V súčasnosti je CVD základným výrobným nástrojom, ktorý sa používa vo všetkých oblastiach od slnečných okuliarov po tašky na zemiakové lupienky a je nevyhnutný pre výrobu väčšiny dnešnej elektroniky..

Ide tiež o techniku, ktorá podlieha zušľachťovaniu a neustálej expanzii a tlačí výskum materiálov novými smermi, ako napríklad výroba veľkých listov grafénu alebo vývoj solárnych článkov, ktoré by mohli byť "vytlačené" na list papiera alebo plastu ( Chandler, 2015).

2. Fyzikálne pokovovanie zrážaním parou

Fyzikálne pokovovanie parou (PVD) je v podstate technikou odparovania povlaku, ktorá zahŕňa prenos materiálu na atómovej úrovni. Je to alternatívny proces elektrolytického pokovovania

Proces je podobný chemickému ukladaniu pary (CVD), okrem toho, že suroviny / prekurzory.

To znamená, že materiál, ktorý sa má uložiť, začína v tuhej forme, zatiaľ čo v CVD sa prekurzory zavádzajú do reakčnej komory v plynnom stave..

Zahŕňa procesy ako striekanie striekaním a nanášanie laserového pulzu (AZoM, 2002)..

V procese PVD je vysoko čistý tuhý poťahový materiál (kovy ako titán, chróm a hliník) odparovaný teplom alebo bombardovaním iónmi (naprašovaním)..

Súčasne sa pridá reaktívny plyn (napríklad dusík alebo plyn obsahujúci uhlík).

Vytvorte zlúčeninu s kovovými parami, ktoré sa ukladajú na nástroje alebo komponenty ako tenký a vysoko priľnavý povlak.

Jednotná hrúbka povlaku sa získa otáčaním častí konštantnou rýchlosťou okolo niekoľkých osí (Oerlikon Balzer, S.F.)..

3 - Depozícia atómových vrstiev

Depozícia atómových vrstiev (DCA) je technika depozície v plynnej fáze schopná ukladať tenké vrstvy vysokej kvality, rovnomerné a vyhovujúce pri relatívne nízkych teplotách..

Tieto vynikajúce vlastnosti môžu byť použité na riešenie problémov pri spracovaní rôznych typov solárnych článkov novej generácie.

Preto DCA pre fotovoltaické články vzbudil veľký záujem o akademický a priemyselný výskum v posledných rokoch (J A van Delft, 2012).

Ukladanie atómových vrstiev poskytuje jedinečný nástroj na rast tenkých vrstiev s vynikajúcou kontrolou zhody a hrúbky na atómové úrovne.

V posledných rokoch sa venovala zvýšená pozornosť uplatňovaniu DCA v energetickom výskume.

V solárnej technológii sa ako antireflexná vrstva používa nitrid kremíka Si3N4. Táto vrstva spôsobuje tmavo modrú farbu kryštalických kremíkových solárnych článkov.

Depozícia sa vykonáva so zlepšenou plazmou v systéme PECVD (chemická depozícia pár zvýšená plazmou) (Wenbin Niu, 2015).

Technológia PECVD umožňuje rýchlu depozíciu vrstvy nitridu kremíka. Pokrytie okrajov je dobré.

Všeobecne sa ako surovina používa silán a amoniak. Depozícia môže nastať pri teplotách pod 400 ° C (Crystec Technology Trading, S.F.).

referencie

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20. júna). Definícia sublimácie (fázový prechod v chémii). Zdroj: thinkco.com.
  2. (2002, 31. júl). Chemická depozícia pár (CVD) - úvod. Obnovené z azom.com.
  3. (2002, 6. august). Fyzikálne pokovovanie zrážaním párou (PVD) - úvod. Obnovené z azom.com.
  4. (S.F.). Prechod fázy do plynnej fázy. Obnovené z boundless.com.
  5. Chandler, D.L. (2015, 19. jún). Vysvetlené: chemická depozícia pár. Zdroj: news.mit.edu.
  6. Crystec Technology Trading. (S.F.). Depozícia antireflexných vrstiev nitridu kremíka na kryštalických kremíkových solárnych článkoch technológiou PECVD. Získané z crystec.com.
  7. Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Depozícia v chemických experimentoch. Zdroj: education.seattlepi.com.
  8. J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22. jún). Depozícia atómovej vrstvy pre fotovoltaiku:. Obnovené od tue.n.
  9. Oerlikon Balzer. (S.F.). Procesy založené na PVD. Obnovené z oerlikon.com.
  10. Wenbin Niu, X. L. (2015). Aplikácia depozície atómových vrstiev v solárnych článkoch. Nanotechnológia, zväzok 26, číslo 6.