Ce este sublimarea inversă?

sublimare inversă sau regresivă, numită și depunere sau solidificarea unui gaz prin răcire, este opusul sublimării, care vaporizează solidele fără să le licheze mai întâi.

În chimie, depunerea se utilizează pe scară largă pentru a crea materiale în industrie, în special pentru a aplica o acoperire subțire materialelor utilizate pentru tăiere sau modelare.

În domeniul depunerii de vapori chimici se desfășoară numeroase investigații, în special în domeniul materialelor utilizate pentru a acoperi polimerii și pentru a găsi materiale care sunt mai puțin dăunătoare mediului (Anne Marie Helmenstine, 2016).

La o anumită temperatură, majoritatea compușilor și elementelor chimice pot avea una din cele trei stări diferite ale materiei la presiuni diferite.

În aceste cazuri, trecerea de la starea solidă la starea gazoasă necesită o stare lichidă intermediară. Dar la temperaturi mai mici decât punctul triplu, o creștere a presiunii va duce la o tranziție de fază, direct de la gaz la solid.

De asemenea, la presiuni sub presiunea triplului punct, o scădere a temperaturii va avea ca rezultat un gaz devenind solid fără a trece prin regiunea lichidă (Boundless, S.F.).

Exemple de sublimare inversă

Gheața și zăpada sunt cele mai frecvente exemple de sublimare inversă. Zăpada care cade în timpul iernii este produsul supracoolizării vaporilor de apă găsiți în nori.

Frost este un alt exemplu de depunere care poate fi privit ca un experiment în chimie care descrie schimbările în stările materiei.

De exemplu, puteți experimenta depunerea și aerul răcit, observând exemple de îngheț în toamnă, iarna sau chiar în lunile de primăvară.

De asemenea, puteți experimenta cu o cutie de aluminiu și cu apă sărată foarte rece. Meteorologii au fost capabili să testeze depoziția la prima mână în timpul iernii din 2014, datorită temperaturilor scăzute în multe zone ale Statelor Unite.

Diodele cu emitere de lumină sau luminile cu LED sunt acoperite cu substanțe diferite prin depunere.

Diamantele sintetice pot fi de asemenea realizate folosind depuneri chimice, ceea ce înseamnă că diamantele de toate formele, dimensiunile și culorile pot fi obținute prin răcirea artificială a gazului de carbon.

Elevii pot experimenta realizarea unui diamant sintetic fără căldură și presiune (Garrett-Hatfield, S.F.).

Aplicații de sublimare

1- Depunerea chimică a vaporilor

Depunerea chimică a vaporilor (sau CVD) este un nume generic pentru un grup de procese care implică depunerea unui material solid dintr-o fază gazoasă și este similar în unele aspecte cu depunerea fizică de vapori (PVD). ).

PVD diferă prin faptul că precursorii sunt solizi, materialul care trebuie depozitat fiind vaporizat dintr-un alb solid și depus pe substrat.

Gazele precursoare (deseori diluate în gazele purtătoare) sunt alimentate în camera de reacție la aproximativ temperatura ambiantă.

Când trec sau intră în contact cu un substrat încălzit, ele reacționează sau se descompun formând o fază solidă care este depusă pe substrat.

Temperatura substratului este critică și poate influența reacțiile care vor avea loc (AZoM, 2002).

Într-un sens, puteți urmări tehnologia de depunere chimică de vapori, sau CVD, tot drumul înapoi la preistorie:

"Când oamenii de peșteră au aprins o lampă și funinginele au fost depozitate pe peretele unei peșteri", spune el, era o formă rudimentară de CVD.

Astăzi, CVD este un instrument de bază de fabricație, utilizat în totul de la ochelari de soare la pungi de cartofi și este esențial pentru producerea multor electronice de astăzi.

Este, de asemenea, o tehnică supusă rafinamentului și expansiunii constante, împingând cercetarea materialelor în direcții noi, cum ar fi producția de foi mari de grafen sau dezvoltarea celulelor solare care ar putea fi "tipărite" pe o foaie de hârtie sau plastic ( Chandler, 2015).

2. Depozitarea fizică a vaporilor

Depunerea fizică de vapori (PVD) este în esență o tehnică de acoperire prin vaporizare, care implică transferul de material la nivel atomic. Este un proces alternativ de galvanizare

Procesul este similar cu depunerea chimică de vapori (CVD), cu excepția materiilor prime / precursorilor.

Adică, materialul care trebuie depozitat începe în formă solidă, în timp ce în CVD precursorii sunt introduși în camera de reacție în stare gazoasă.

Include procese cum ar fi acoperirea prin pulverizare și depunerea pulsului laser (AZoM, 2002).

În procesul PVD, materialul de acoperire solid de mare puritate (metale precum titan, crom și aluminiu) este evaporat prin căldură sau prin bombardare cu ioni (pulverizare).

În același timp, se adaugă un gaz reactiv (de exemplu, azot sau un gaz conținând carbon).

Formează un compus cu vaporii metalici care este depus pe scule sau componente ca o acoperire subțire și foarte aderentă.

O grosime uniformă a stratului de acoperire este obținută prin rotirea pieselor la o viteză constantă în jurul mai multor axe (Oerlikon Balzer, S.F.).

3- Depunerea straturilor atomice

Depunerea straturilor atomice (DCA) este o tehnică de depunere în vapori capabilă să depoziteze filme fine de înaltă calitate, uniforme și conforme la temperaturi relativ scăzute.

Aceste proprietăți remarcabile pot fi utilizate pentru a aborda provocările de procesare pentru diferite tipuri de celule solare de generație următoare.

Prin urmare, DCA pentru celulele fotovoltaice a atras un mare interes în cercetarea academică și industrială în ultimii ani (J A van Delft, 2012).

Depunerea straturilor atomice oferă o unealtă unică pentru creșterea peliculelor subțiri cu un control excelent al conformității și a grosimii la niveluri atomice.

Aplicarea DCA în domeniul cercetării în domeniul energiei a primit o atenție sporită în ultimii ani.

În tehnologia solare, nitrură de siliciu Si3N4 este utilizată ca strat antireflectant. Acest strat provoacă culoarea albastru închis a celulelor solare cristaline.

Depunerea se efectuează cu o plasmă îmbunătățită într-un sistem PECVD (depunere chimică de vapori îmbunătățită prin plasmă) (Wenbin Niu, 2015).

Tehnologia PECVD permite depunerea rapidă a stratului de nitrură de siliciu. Acoperirea marginilor este bună.

În general, silanul și amoniacul sunt folosite ca materie primă. Depunerea poate avea loc la temperaturi sub 400 ° C (Crystec Technology Trading, S.F.).

referințe

1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20 iunie). Sublimarea definită (tranziția fazei în chimie). Adus de la thoughtco.com.
2. (2002, 31 iulie). Depunerea chimică prin vapori (CVD) - o introducere. Adus de la azom.com.
3. (2002, 6 august). Depunerea fizică de vapori (PVD) - o introducere. Adus de la azom.com.
4. (S.F.). Transformare fază gazoasă. Recuperat de la borderless.com.
5. Chandler, D. L. (2015, 19 iunie). Explicată: depunerea chimică a vaporilor. Adus de la news.mit.edu.
6. Crystec Technology Trading. (S.F.). Depunerea straturilor de antireflexie cu nitrură de siliciu pe celulele solare cristaline cu ajutorul tehnologiei PECVD. Adus de la crystec.com.
7. Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Depunerea în experimentele de chimie. Adus de la education.seattlepi.com.
8. J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22 iunie). Depunerea stratului atomic pentru fotovoltaice:. Adus de la tue.n.
9. Oerlikon Balzer. (S.F.). Procese bazate pe PVD. Adus de la oerlikon.com.
10. Wenbin Niu, X. L. (2015). Aplicații ale depunerii stratului atomic în celulele solare. Nanotehnologia, volumul 26, numărul 6.