Czym jest Reverse Sublimation?

The odwrotna sublimacja lub regresywne, zwane również osadzaniem lub krzepnięciem gazu przez chłodzenie, jest przeciwieństwem sublimacji, która odparowuje ciała stałe bez ich uprzedniego upłynnienia.

Prowadzone są liczne badania w dziedzinie chemicznego osadzania z fazy gazowej, zwłaszcza w dziedzinie materiałów używanych do pokrywania polimerów, i znalezienia materiałów, które są mniej szkodliwe dla środowiska (Anne Marie Helmenstine, 2016).

W danej temperaturze większość związków i pierwiastków chemicznych może posiadać jeden z trzech różnych stanów materii przy różnych ciśnieniach.

W takich przypadkach przejście ze stanu stałego do stanu gazowego wymaga pośredniego stanu ciekłego. Ale w temperaturach niższych niż punkt potrójny wzrost ciśnienia spowoduje przejście fazowe bezpośrednio z gazu do ciała stałego.

Również przy ciśnieniach poniżej ciśnienia trzypunktowego spadek temperatury spowoduje, że gaz stanie się stały bez przechodzenia przez obszar cieczy (Boundless, S.F.).

Przykłady odwrotnej sublimacji

Lód i śnieg to najczęstsze przykłady odwrotnej sublimacji. Śnieg padający w zimie jest wynikiem przechłodzenia pary wodnej znalezionej w chmurach.

Frost to kolejny przykład osadzania, który można postrzegać jako eksperyment chemiczny, opisujący zmiany stanów materii.

Możesz także eksperymentować z aluminiową puszką i bardzo zimną słoną wodą. Meteorolodzy byli w stanie przetestować osadzanie z pierwszej ręki podczas zimy 2014 r. Z powodu temperatur ujemnych w wielu obszarach Stanów Zjednoczonych.

Diody elektroluminescencyjne lub diody LED są powlekane różnymi substancjami.

Diamenty syntetyczne można również wytwarzać metodą chemicznego osadzania, co oznacza, że ​​diamenty o dowolnych kształtach, rozmiarach i kolorach mogą być wytwarzane przez sztuczne chłodzenie gazu węglowego.

Studenci mogą eksperymentować z wytwarzaniem syntetycznego diamentu bez całego upału i ciśnienia (Garrett-Hatfield, S.F.).

Zastosowania sublimacji

1- Chemiczne osadzanie z fazy gazowej

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (lub CVD) to ogólna nazwa grupy procesów, które polegają na osadzaniu materiału stałego z fazy gazowej i jest podobna w niektórych aspektach do fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). ).

PVD różni się tym, że prekursory są stałe, a materiał, który ma być osadzony, odparowuje z ciała stałego białego i osadza się na podłożu.

Gazy prekursorowe (często rozcieńczane w gazach nośnych) są dostarczane do komory reakcyjnej w temperaturze w przybliżeniu otoczenia.

Gdy przechodzą lub wchodzą w kontakt z ogrzewanym podłożem, reagują lub rozkładają się tworząc fazę stałą, która osadza się na podłożu.

Temperatura podłoża jest krytyczna i może wpływać na reakcje, które będą miały miejsce (AZoM, 2002).

W pewnym sensie można prześledzić technologię chemicznego osadzania z fazy gazowej lub CVD, aż do prehistorii:

„Kiedy jaskiniowcy zapalili lampę i sadza się na ścianie jaskini”, mówi, była to szczątkowa forma CVD.

Obecnie CVD jest podstawowym narzędziem produkcyjnym, używanym we wszystkim, od okularów przeciwsłonecznych po worki chipsów ziemniaczanych, i jest niezbędny do produkcji wielu współczesnych urządzeń elektronicznych.

Jest to również technika podlegająca udoskonaleniu i ciągłemu rozwojowi, co popycha badania materiałów w nowych kierunkach, takich jak produkcja dużych arkuszy grafenu lub rozwój ogniw słonecznych, które można „drukować” na kartce papieru lub plastiku ( Chandler, 2015).

2- Fizyczne osadzanie z fazy gazowej

Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) jest zasadniczo techniką powlekania przez odparowanie, która polega na przenoszeniu materiału na poziomie atomowym. Jest to alternatywny proces do galwanizacji

Proces ten jest podobny do chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD), z wyjątkiem surowców / prekursorów.

Oznacza to, że materiał, który ma być osadzony, zaczyna się w postaci stałej, podczas gdy w CVD prekursory są wprowadzane do komory reakcyjnej w stanie gazowym.

Obejmuje procesy takie jak powlekanie natryskowe i osadzanie impulsów laserowych (AZoM, 2002).

W procesie PVD stały materiał powłokowy o wysokiej czystości (metale, takie jak tytan, chrom i aluminium) jest odparowywany przez ciepło lub bombardowanie jonowe (rozpylanie).

Jednocześnie dodaje się gaz reaktywny (na przykład azot lub gaz zawierający węgiel).

Tworzą związek z parami metalicznymi, które osadzają się na narzędziach lub komponentach jako cienka i wysoce przylegająca powłoka.

Jednolita grubość powłoki jest uzyskiwana przez obracanie części ze stałą prędkością wokół kilku osi (Oerlikon Balzer, S.F.).

3- Osadzanie warstw atomowych

Osadzanie warstw atomowych (DCA) jest techniką osadzania w fazie gazowej zdolną do osadzania cienkich warstw o ​​wysokiej jakości, jednolitych i zgodnych w stosunkowo niskich temperaturach.

Te wyjątkowe właściwości można wykorzystać do sprostania wyzwaniom przetwarzania różnych typów ogniw słonecznych nowej generacji.

Dlatego DCA dla ogniw fotowoltaicznych cieszy się dużym zainteresowaniem w badaniach naukowych i przemysłowych w ostatnich latach (J A van Delft, 2012).

Osadzanie warstw atomowych stanowi unikalne narzędzie do wzrostu cienkich warstw o ​​doskonałej zgodności i kontroli grubości do poziomów atomowych.

Zastosowanie DCA w badaniach nad energią cieszyło się w ostatnich latach coraz większym zainteresowaniem.

W technologii solarnej azotek krzemu Si3N4 jest stosowany jako warstwa antyrefleksyjna. Ta warstwa powoduje ciemnoniebieski kolor krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych.

Osadzanie odbywa się za pomocą ulepszonej plazmy w systemie PECVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej wzmocnione plazmą) (Wenbin Niu, 2015).

Technologia PECVD umożliwia szybkie osadzanie warstwy azotku krzemu. Pokrycie krawędzi jest dobre.

Ogólnie, silan i amoniak są stosowane jako surowiec. Osadzanie może zachodzić w temperaturach poniżej 400 ° C (Crystec Technology Trading, S.F.).

Referencje

1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20 czerwca). Definicja sublimacji (przejście fazowe w chemii). Pobrane z thinkco.com.
2. (2002, 31 lipca). Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) - wprowadzenie. Odzyskany z azom.com.
3. (2002, 6 sierpnia). Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) - wprowadzenie. Odzyskany z azom.com.
4. (S.F.). Przejście od fazy stałej do gazu. Odzyskany ze strony boundless.com.
5. Chandler, D. L. (2015, 19 czerwca). Wyjaśnienie: chemiczne osadzanie z fazy gazowej. Źródło z news.mit.edu.
6. Crystec Technology Trading. (S.F.). Osadzanie warstw antyrefleksyjnych z azotku krzemu na krystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych w technologii PECVD. Odzyskany z crystec.com.
7. Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Depozycja w eksperymentach chemicznych. Źródło: education.seattlepi.com.
8. J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22 czerwca). Osadzanie warstwy atomowej dla fotowoltaiki:. Odzyskany z tue.n.
9. Oerlikon Balzer. (S.F.). Procesy oparte na PVD. Odzyskany z oerlikon.com.
10. Wenbin Niu, X. L. (2015). Zastosowania osadzania warstwy atomowej w ogniwach słonecznych. Nanotechnologia, tom 26, numer 6.