Co je to reverzní sublimace?



reverzní sublimace nebo regresivní, také nazývaná depozice nebo tuhnutí plynu ochlazováním, je opakem sublimace, která odpařuje pevné látky bez jejich zkapalnění..

Probíhá mnoho výzkumů v oblasti chemického nanášení par, zejména v oblasti materiálů používaných k pokrytí polymerů, a hledání materiálů, které jsou méně škodlivé pro životní prostředí (Anne Marie Helmenstine, 2016).

Při dané teplotě může mít většina sloučenin a chemických prvků při různých tlacích jeden ze tří různých stavů hmoty.

V těchto případech vyžaduje přechod z pevného stavu do plynného stavu střední kapalný stav. Při teplotách nižších než trojnásobný bod však zvýšení tlaku povede k fázovému přechodu přímo z plynu do pevné látky.

Také při tlacích pod trojnásobným bodovým tlakem bude mít snížení teploty za následek, že se plyn stane pevným, aniž by prošel kapalnou oblastí (Boundless, S.F.)..

Příklady reverzní sublimace

Nejčastějšími příklady reverzní sublimace jsou led a sníh. Sníh, který padá v zimě, je výsledkem nadchlazení vodní páry, která se nachází v oblacích.

Frost je další příklad depozice, kterou lze považovat za experiment v chemii, který popisuje změny ve stavu hmoty.

Můžete také experimentovat s hliníkovou plechovkou a velmi studenou slanou vodou. Meteorologové byli schopni testovat depozici z první ruky během zimy roku 2014 kvůli teplotám subzerů v mnoha oblastech Spojených států..

Světelné diody, nebo LED světla, jsou potaženy různými látkami depozicí.

Syntetické diamanty mohou být také vyrobeny pomocí chemické depozice, což znamená, že diamanty všech tvarů, velikostí a barev mohou být vyrobeny uměle chlazením uhlíkového plynu.

Studenti mohou experimentovat s výrobou syntetického diamantu bez veškerého tepla a tlaku (Garrett-Hatfield, S.F.).

Aplikace sublimace

1. Chemická depozice par

Chemická depozice par (nebo CVD) je obecný název pro skupinu procesů, které zahrnují uložení pevného materiálu z plynné fáze a je v některých aspektech podobný fyzikálním depozicím par (PVD). ).

PVD se liší v tom, že prekurzory jsou pevné, přičemž materiál, který má být nanesen, je odpařován z pevné bílé a uložen na substrátu..

Prekurzorové plyny (často zředěné v nosných plynech) se přivádějí do reakční komory při přibližně okolních teplotách.

Když procházejí nebo přicházejí do styku s vyhřívaným substrátem, reagují nebo se rozkládají a tvoří pevnou fázi, která je uložena na substrátu.

Teplota podkladu je kritická a může ovlivnit probíhající reakce (AZoM, 2002).

V určitém smyslu můžete vysledovat technologii chemického vylučování par, nebo CVD, až do pravěku:

"Když jeskynní lidé rozsvítili lampu a na stěně jeskyně byly uloženy saze," řekl, byla to základní forma CVD.

V současné době je CVD základním výrobním nástrojem, používaným ve všem od slunečních brýlí až po pytle bramborových lupínků a je nezbytný pro výrobu většiny dnešních elektronik..

Jedná se také o techniku, která podléhá zušlechťování a neustálé expanzi, což posouvá výzkum materiálů novými směry, jako je například výroba velkých listů grafenu nebo vývoj solárních článků, které by mohly být "vytištěny" na list papíru nebo plastu ( Chandler, 2015).

2- Fyzikální depozice par

Fyzikální depozice par (PVD) je v podstatě technikou odpařování povlaků, která zahrnuje přenos materiálu na atomové úrovni. Jedná se o alternativní proces elektrolytického pokovování

Proces je podobný chemickému depozici par (CVD), kromě toho, že suroviny / prekurzory.

To znamená, že materiál, který má být uložen, začíná v pevné formě, zatímco v CVD jsou prekurzory zaváděny do reakční komory v plynném stavu..

Zahrnuje procesy, jako je nanášení rozprašováním a nanášení laserových pulsů (AZoM, 2002).

V procesu PVD je vysoce čistý tuhý potahový materiál (kovy jako titan, chrom a hliník) odpařován teplem nebo bombardováním iontem (naprašováním)..

Současně se přidá reaktivní plyn (například dusík nebo plyn obsahující uhlík).

Vytvoří se sloučenina s kovovými výpary, které jsou uloženy na nástrojích nebo složkách jako tenký a vysoce přilnavý povlak.

Rovnoměrná tloušťka povlaku se získá otáčením dílů konstantní rychlostí kolem několika os (Oerlikon Balzer, S.F.).

3 - Uspořádání atomových vrstev

Depozice atomových vrstev (DCA) je technika depozice v parní fázi schopná ukládat tenké vrstvy vysoké kvality, rovnoměrné a vyhovující při relativně nízkých teplotách..

Tyto vynikající vlastnosti mohou být využity k řešení výzev pro zpracování různých typů solárních článků příští generace.

DCA pro fotovoltaické články proto v posledních letech vzbudil velký zájem o akademický a průmyslový výzkum (J A van Delft, 2012)..

Depozice atomových vrstev poskytuje jedinečný nástroj pro růst tenkých vrstev s vynikající kontrolou shody a tloušťky na atomové úrovně.

Aplikace DCA v energetickém výzkumu získala v posledních letech stále větší pozornost.

V solární technologii se jako antireflexní vrstva používá nitrid křemíku Si3N4. Tato vrstva způsobuje tmavě modrou barvu krystalických solárních článků.

Depozice se provádí se zlepšenou plazmou v systému PECVD (chemická depozice par zvýšená plazmou) (Wenbin Niu, 2015).

Technologie PECVD umožňuje rychlé ukládání vrstvy nitridu křemíku. Pokrytí okrajů je dobré.

Obecně se jako surovina používá silan a amoniak. Depozice může nastat při teplotách pod 400 ° C (Crystec Technology Trading, S.F.).

Odkazy

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20. června). Definice sublimace (fázový přechod v chemii). Zdroj: thinkco.com.
  2. (2002, 31. července). Chemická depozice par (CVD) - úvod. Obnoveno z azom.com.
  3. (2002, 6. srpna). Fyzikální depozice par (PVD) - úvod. Obnoveno z azom.com.
  4. (S.F.). Přechod fáze tuhého do plynu. Obnoveno z boundless.com.
  5. Chandler, D. L. (2015, 19. června). Vysvětleno: chemická depozice par. Zdroj: news.mit.edu.
  6. Technologie Crystec Technology Trading. (S.F.). Depozice antireflexních vrstev nitridu křemíku na krystalických křemíkových solárních článcích technologií PECVD. Obnoveno z krystalec.com.
  7. Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Depozice v chemickém experimentu. Zdroj: education.seattlepi.com.
  8. J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22. června). Depozice atomové vrstvy pro fotovoltaiku:. Obnoveno od tue.n.
  9. Oerlikon Balzer. (S.F.). Procesy založené na PVD. Obnoveno z oerlikon.com.
  10. Wenbin Niu, X. L. (2015). Aplikace nanášení atomových vrstev v solárních článcích. Nanotechnology, svazek 26, číslo 6.