O que é sublimação reversa?

A sublimação inversa ou para baixo, também chamado deposição ou solidificação de um gás de arrefecimento, é o oposto de sublimação, que vaporiza sólido sem primeiro liquefazer.

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Muitas investigações estão em andamento no campo da deposição de vapores químicos, especialmente na área de materiais usados ​​para cobrir polímeros, e encontram materiais menos nocivos ao meio ambiente (Anne Marie Helmenstine, 2016).

A uma dada temperatura, a maioria dos compostos e elementos químicos pode possuir um dos três estados diferentes da matéria a diferentes pressões.

Nesses casos, a transição do estado sólido para o estado gasoso requer um estado líquido intermediário. Mas a temperaturas abaixo do ponto triplo, um aumento na pressão resultará em uma transição de fase, diretamente do gás para o sólido.

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Diagrama de fase aquosa.

Além disso, a pressões abaixo da pressão do ponto triplo, uma diminuição na temperatura resultará na solidificação de um gás sem passar pela região líquida (Boundless, SF).

Exemplos de sublimação reversa

Gelo e neve são os exemplos mais comuns de sublimação reversa. A neve que cai no inverno é o produto do super-resfriamento do vapor de água encontrado nas nuvens.

Frost é outro exemplo de deposição que pode ser visto como um experimento em química que descreve mudanças nos estados da matéria.

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Você também pode experimentar com uma lata de alumínio e água salgada muito fria. Os meteorologistas foram capazes de testar a deposição em primeira mão durante o inverno de 2014 devido às temperaturas congelantes em muitas áreas dos Estados Unidos.

Os diodos emissores de luz, ou luzes LED, são revestidos com diferentes substâncias por deposição.

Os diamantes sintéticos também podem ser feitos usando deposição química, o que significa que diamantes de todas as formas, tamanhos e cores podem ser feitos pelo resfriamento artificial de gás carbono.

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Os alunos podem experimentar fazer um diamante sintético sem todo o calor e pressão (Garrett-Hatfield, SF).

Aplicações de sublimação

1- Deposição de vapor químico

A deposição de vapor químico (ou CVD), é um nome genérico para um grupo de processos que envolvem o depósito de material sólido de uma fase gasosa e é semelhante em alguns aspectos à deposição de vapor físico (PVD) )

O PVD difere pelo fato de os precursores serem sólidos, com o material a ser depositado sendo vaporizado de um sólido branco e depositado no substrato.

Gases precursores (geralmente diluídos em gases portadores) são fornecidos à câmara de reação aproximadamente à temperatura ambiente.

Quando eles passam ou entram em contato com um substrato aquecido, eles reagem ou se decompõem, formando uma fase sólida que é depositada no substrato.

A temperatura do substrato é crítica e pode influenciar as reações que ocorrerão (AZoM, 2002).

Em certo sentido, você pode acompanhar a tecnologia da deposição de vapor químico, ou CVD, até a pré-história:

“Quando os homens das cavernas acenderam uma lâmpada e a fuligem foi depositada na parede de uma caverna”, diz ele, era uma forma rudimentar de DCV.

Hoje, o CVD é uma ferramenta básica de fabricação, usada em tudo, de óculos de sol a sacos de chips, e é essencial para a produção de grande parte dos eletrônicos atuais.

É também uma técnica sujeita a refinamento e expansão constante, impulsionando a investigação de materiais em novas direções, como a produção de grandes folhas de grafeno ou o desenvolvimento de células solares que podem ser “impressas” em uma folha de papel ou plástico ( Chandler, 2015).

2- Deposição física de vapor

A deposição física de vapor (PVD) é principalmente uma técnica de revestimento por vaporização, que envolve a transferência de material no nível atômico. É um processo alternativo à galvanoplastia

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O processo é semelhante à deposição de vapor químico (CVD), exceto matérias-primas / precursores.

Ou seja, o material a ser depositado começa solidamente, enquanto na CVD os precursores são introduzidos na câmara de reação em um estado gasoso.

Ele incorpora processos como revestimento por spray e deposição de pulso a laser (AZoM, 2002).

No processo de PVD, o material de revestimento sólido de alta pureza (metais como titânio, cromo e alumínio) é evaporado pelo calor ou por bombardeio de íons (pulverização).

Ao mesmo tempo, um gás reativo (por exemplo, nitrogênio ou gás contendo carbono) é adicionado.

Ele forma um composto com o vapor metálico que é depositado nas ferramentas ou componentes como um revestimento fino e altamente aderente.

Uma espessura uniforme do revestimento é obtida girando as peças a uma velocidade constante em torno de vários eixos (Oerlikon Balzer, SF).

3- Deposição de camadas atômicas

A deposição de camada atômica (DCA) é uma técnica de deposição em fase de vapor capaz de depositar filmes finos de alta qualidade, uniformes e conformes a temperaturas relativamente baixas.

Essas excelentes propriedades podem ser usadas para atender aos desafios de processamento de vários tipos de células solares da próxima geração.

Portanto, o DCA para células fotovoltaicas tem despertado grande interesse em pesquisas acadêmicas e industriais nos últimos anos (JA van Delft, 2012).

A deposição de camadas atômicas fornece uma ferramenta única para o crescimento de filmes finos com excelente controle de conformidade e espessura aos níveis atômicos.

A aplicação do DCA na pesquisa energética tem recebido crescente atenção nos últimos anos.

Na tecnologia solar, o nitreto de silício Si3N4 é usado como uma camada anti-reflexa. Essa camada causa a cor azul escura das células solares de silício cristalino.

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A deposição é realizada com plasma aprimorado em um sistema PECVD (deposição de vapor químico aprimorado por plasma) (Wenbin Niu, 2015).

A tecnologia PECVD permite a rápida deposição da camada de nitreto de silício. A cobertura da borda é boa.

Normalmente, silano e amônia são usados ​​como matéria-prima. A deposição pode ocorrer em temperaturas abaixo de 400 ° C (Crystec Technology Trading, SF).

Referências

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20 de junho). Definição de Sublimação (Transição de Fase em Química). Recuperado de thoughtco.com.
  2. (31 de julho de 2002). Deposição de Vapor Químico (CVD) – Uma Introdução. Recuperado de azom.com.
  3. (6 de agosto de 2002). Deposição Física de Vapor (PVD) – Uma Introdução. Recuperado de azom.com.
  4. (SF). Transição de fase sólida para gás. Recuperado de boundless.com.
  5. Chandler, DL (2015, 19 de junho). Explicado: deposição química de vapor. Recuperado de news.mit.edu.
  6. Negociação de Tecnologia Crystec. (SF). Deposição de camadas antirreflexo de nitreto de silício em células solares de silício cristalino pela tecnologia PECVD. Recuperado de crystec.com.
  7. Garrett-Hatfield, L. (SF). Deposição em Experimentos de Química. Recuperado de education.seattlepi.com.
  8. JA van Delft, DG-A. (22 de junho de 2012). Deposição de camada atômica para energia fotovoltaica:. Recuperado de ter.n.
  9. Oerlikon Balzer. (SF). Processos baseados em PVD. Recuperado de oerlikon.com.
  10. Wenbin Niu, XL (2015). Aplicações da deposição de camada atômica em células solares. Nanotecnologia, Volume 26, Número 6.

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