Mikä on käänteinen sublimaatio?



käänteinen sublimointi tai regressiivinen, jota kutsutaan myös kaasun laskeutumiseksi tai jähmettymiseksi jäähdyttämällä, on sublimaation vastakohta, joka höyrystää kiintoaineita ilman, että ne ensin nesteytetään.

Kemiallisten höyrysaostumien alalla on käynnissä useita tutkimuksia, erityisesti polymeerien peittämiseen käytettävien materiaalien alalla ja ympäristöä vähemmän haitallisten materiaalien löytämisessä (Anne Marie Helmenstine, 2016).

Tietyssä lämpötilassa useimmilla yhdisteillä ja kemiallisilla elementeillä voi olla yksi kolmesta eri aineen tilasta eri paineissa.

Näissä tapauksissa siirtyminen kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan edellyttää välitöntä nestemäistä tilaa. Kuitenkin kolminkertaista pistettä alhaisemmissa lämpötiloissa paineen nousu johtaa vaiheensiirtoon suoraan kaasusta kiinteään aineeseen.

Myös kolmipistepaineen alapuolella olevissa paineissa lämpötilan lasku johtaa siihen, että kaasu muuttuu kiinteäksi kulkematta nestemäisen alueen läpi (Boundless, S.F.)..

Esimerkkejä käänteisestä sublimoitumisesta

Jää ja lumi ovat yleisimpiä esimerkkejä käänteisestä sublimaatiosta. Talvella putoava lumi on pilvistä löytyvän vesihöyryn ylikuumenemisen tulos.

Frost on toinen esimerkki laskeumasta, jota voidaan pitää kemian kokeiluna, joka kuvaa muutoksia aineen tiloissa.

Voit myös kokeilla alumiinipurkkia ja hyvin kylmää suolavettä. Meteorologit pystyivät testaamaan laskeuman ensimmäisellä kädellä talvella 2014 johtuen monien USA: n alueiden alilämpötiloista..

Valoa emittoivat diodit tai LED-valot päällystetään eri aineilla kerrostamalla.

Synteettisiä timantteja voidaan valmistaa myös kemiallisesti kerrostamalla, mikä tarkoittaa, että kaikki muodot, koot ja värit voidaan valmistaa keinotekoisesti jäähdyttämällä hiilikaasua..

Opiskelijat voivat kokeilla synteettisen timantin tekemistä ilman lämpöä ja painetta (Garrett-Hatfield, S.F.).

Sublimaation sovellukset

1 - Kemiallinen höyrysaostus

Kemiallinen höyrysaostus (tai CVD) on yleinen nimi prosessiryhmälle, johon sisältyy kiinteän aineen talteenotto kaasufaasista ja on joissakin kohdissa samanlainen fyysisen höyryn kerrostuksen (PVD) suhteen. ).

PVD eroaa siinä, että esiasteet ovat kiinteitä, jolloin kerrostettava materiaali höyrystetään kiinteästä valkoisesta ja kerrostetaan alustalle.

Esiastekaasut (usein laimennettuna kantajakaasuihin) syötetään reaktiokammioon suunnilleen ympäristön lämpötiloissa.

Kun ne kulkeutuvat tai joutuvat kosketuksiin lämmitetyn substraatin kanssa, ne reagoivat tai hajoavat muodostaen kiinteän faasin, joka kerrostuu alustalle.

Substraatin lämpötila on kriittinen ja voi vaikuttaa reaktioihin, joita tapahtuu (AZoM, 2002).

Tietyssä mielessä voit jäljittää kemiallisen höyrysaostuksen tai CVD: n tekniikan aina esihistoriaan asti:

"Kun cavemen valaistu lamppu ja noki sijoitettiin luolan seinään," hän sanoo, että se oli alkeellinen CVD-muoto.

Nykyään CVD on perusvalmistustyökalu, jota käytetään kaikessa aurinkolasista perunalastujen pussiin ja joka on olennainen osa nykypäivän elektroniikan valmistusta..

Se on myös tekniikka, jota voidaan tarkentaa ja laajentaa jatkuvasti, ja materiaalien tutkimusta uusiin suuntiin, kuten suurten grafeenilevyjen tuotantoa tai aurinkokennojen kehittämistä, jotka voitaisiin "tulostaa" paperiarkille tai muoville ( Chandler, 2015).

2 - Fyysinen höyrysaostus

Fysikaalinen höyrysaostus (PVD) on olennaisesti höyrystyspäällystystekniikka, joka käsittää materiaalin siirtämisen atomitasolla. Se on vaihtoehtoinen galvanointimenetelmä

Prosessi on samanlainen kuin kemiallinen höyrysaostus (CVD), paitsi että raaka-aineet / esiasteet.

Toisin sanoen kerrostettava materiaali alkaa kiinteässä muodossa, kun taas CVD: ssä prekursorit viedään reaktiokammioon kaasumaisessa tilassa.

Se sisältää prosesseja, kuten ruiskupäällystystä ja laserpulssikerrostusta (AZoM, 2002).

PVD-prosessissa korkean puhtauden omaava kiinteä päällystemateriaali (metallit, kuten titaani, kromi ja alumiini) haihdutetaan lämmöllä tai ionipommituksella (sputteroimalla)..

Samalla lisätään reaktiivista kaasua (esimerkiksi typpeä tai hiiltä sisältävää kaasua).

Muodosta yhdiste, jolla on metallinen höyry, joka kerrostuu työkaluihin tai komponentteihin ohuena ja erittäin tarttuvana pinnoitteena.

Yhtenäinen päällysteen paksuus saadaan aikaan pyörittämällä osia vakionopeudella usean akselin ympäri (Oerlikon Balzer, S.F.).

3. Atomikerrosten kerrostaminen

Atomikerrosten (DCA) laskeutuminen on tekniikka, jossa kerrostetaan höyryfaasiin, joka pystyy saostamaan ohuita, laadukkaita, yhtenäisiä ja yhteensopivia kalvoja suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa.

Näitä erinomaisia ​​ominaisuuksia voidaan käyttää käsittelemään erilaisten seuraavan sukupolven aurinkokennojen käsittelyhaasteita.

Näin ollen aurinkosähkökennojen DCA on herättänyt suurta kiinnostusta akateemiseen ja teolliseen tutkimukseen viime vuosina (J A van Delft, 2012).

Atomikerrosten kerrostuminen tarjoaa ainutlaatuisen työkalun ohuiden kalvojen kasvattamiseen, joilla on erinomainen vaatimustenmukaisuus ja paksuuden säätö atomitasoille.

DCA: n soveltaminen energian tutkimukseen on saanut viime vuosina yhä enemmän huomiota.

Aurinkoteknologiassa piidiitridiä Si3N4 käytetään vastatoimena. Tämä kerros aiheuttaa kiteisen pii-aurinkokennojen tummansinisen värin.

Saostus suoritetaan parannetulla plasmalla PECVD-järjestelmässä (kemiallinen höyrysaostuma, jota plasma parantaa) (Wenbin Niu, 2015).

PECVD-tekniikka mahdollistaa piinitridikerroksen nopean kerrostumisen. Reunojen peitto on hyvä.

Raaka-aineena käytetään yleensä silaania ja ammoniakkia. Saostuminen voi tapahtua alle 400 ° C: n lämpötiloissa (Crystec Technology Trading, S.F.)..

viittaukset

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, kesäkuu 20). Sublimaation määritelmä (vaiheen siirtyminen kemiassa). Haettu osoitteesta thinkco.com.
  2. (2002, 31. heinäkuuta). Kemiallinen höyrystys (CVD) - Johdanto. Palautettu azom.comista.
  3. (2002, 6. elokuuta). Fysikaalinen höyrystys (PVD) - Johdanto. Palautettu azom.comista.
  4. (S.F.). Kiinteä - kaasufaasin siirtyminen. Palautettu osoitteesta boundless.com.
  5. Chandler, D. L. (2015, kesäkuu 19). Selitetty: kemiallinen höyrysaostus. Haettu osoitteesta news.mit.edu.
  6. Crystec Technology Trading. (S.F.). Piinitridi-antireflexion kerrosten kerrostuminen kiteisille piikammioille PECVD-tekniikalla. Palautettu osoitteesta crystec.com.
  7. Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Saostuminen kemian kokeisiin. Haettu osoitteesta education.seattlepi.com.
  8. J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22. kesäkuuta). Atomikerroksen laskeuma aurinkosähköä varten:. Palautettu t.n.
  9. Oerlikon Balzer. (S.F.). PVD-pohjaiset prosessit. Palautettu oerlikon.comista.
  10. Wenbin Niu, X. L. (2015). Aatomikerroksen kerrostumisen sovellukset aurinkokennoihin. Nanoteknologia, osa 26, numero 6.