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Was ist die umgekehrte Sublimation?
Die umgekehrte Sublimation oder regressiv, auch Abscheidung oder Verfestigung eines Gases durch Abkühlung genannt, ist das Gegenteil der Sublimation, die die Feststoffe verdampft, ohne sie vorher zu verflüssigen.
In der Chemie wird die Abscheidung weitverbreitet verwendet, um Materialien in der Industrie zu erzeugen, insbesondere um eine dünne Beschichtung auf die zum Schneiden oder Formen verwendeten Materialien aufzubringen.
Auf dem Gebiet der chemischen Gasphasenabscheidung, insbesondere auf dem Gebiet der Materialien, die zur Abdeckung von Polymeren verwendet werden, und auf der Suche nach Materialien, die die Umwelt weniger schädigen, werden viele Untersuchungen durchgeführt (Anne Marie Helmenstine, 2016).
Bei einer gegebenen Temperatur können die meisten Verbindungen und chemischen Elemente einen von drei verschiedenen Aggregatzuständen bei unterschiedlichen Drücken besitzen.
In diesen Fällen erfordert der Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand einen flüssigen Zwischenzustand. Bei Temperaturen unter dem Tripelpunkt führt ein Druckanstieg jedoch zu einem Phasenübergang direkt vom Gas zum Feststoff.
Auch bei Drücken unter dem Dreipunktdruck führt eine Temperaturabnahme dazu, dass ein Gas fest wird, ohne durch den Flüssigkeitsbereich zu gehen (Boundless, S.F.).
Beispiele für umgekehrte Sublimation
Eis und Schnee sind die häufigsten Beispiele für umgekehrte Sublimation. Der Schnee, der im Winter fällt, ist das Produkt der Unterkühlung des Wasserdampfes in den Wolken.
Frost ist ein weiteres Beispiel für Ablagerungen, das als ein Experiment in der Chemie gesehen werden kann, das Veränderungen in den Zuständen der Materie beschreibt.
Sie können zum Beispiel mit Ablagerung und unterkühlter Luft experimentieren, indem Sie Beispiele von Frost während des Herbst-, Winter- oder sogar Frühlingsmonats beobachten.
Sie können auch mit einer Aluminiumdose und sehr kaltem Salzwasser experimentieren. Meteorologen waren in der Lage, die Ablagerung im Winter 2014 aufgrund von Temperaturen unter Null in vielen Gebieten der Vereinigten Staaten zu testen.
Die Leuchtdioden oder LED-Leuchten sind durch Abscheidung mit unterschiedlichen Substanzen beschichtet.
Synthetische Diamanten können auch unter Verwendung chemischer Abscheidung hergestellt werden, was bedeutet, dass Diamanten aller Formen, Größen und Farben durch künstliches Kühlen von Kohlenstoffgas hergestellt werden können.
Die Schüler können experimentieren mit einem synthetischen Diamanten ohne die ganze Hitze und Druck (Garrett-Hatfield, S.F.).
Anwendungen der Sublimation
1- chemische Dampfabscheidung
Chemical Vapour Deposition (oder CVD) ist eine allgemeine Bezeichnung für eine Gruppe von Prozessen, die das Abscheiden eines festen Materials aus einer Gasphase beinhalten und in einigen Aspekten der physikalischen Dampfabscheidung (PVD) ähnlich sind. ).
PVD unterscheidet sich darin, dass die Vorläufer fest sind, wobei das abzuscheidende Material aus einem festen Weiß verdampft und auf dem Substrat abgeschieden wird.
Die Vorläufergase (oft in den Trägergasen verdünnt) werden der Reaktionskammer bei etwa Umgebungstemperaturen zugeführt.
Wenn sie ein erwärmtes Substrat passieren oder damit in Kontakt kommen, reagieren sie oder zersetzen sich unter Bildung einer festen Phase, die auf dem Substrat abgeschieden wird.
Die Temperatur des Substrats ist kritisch und kann die stattfindenden Reaktionen beeinflussen (AZoM, 2002).
In gewissem Sinne können Sie die Technologie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) bis in die Vorgeschichte verfolgen:
"Als die Höhlenmenschen eine Lampe anzündeten und sich Ruß an der Wand einer Höhle ablagerte", sagt er, war es eine rudimentäre Form von CVD.
Heutzutage ist CVD ein grundlegendes Herstellungswerkzeug, das von der Sonnenbrille bis hin zu Säcken mit Kartoffelchips verwendet wird und wesentlich für die Herstellung von viel Elektronik ist.
Es ist auch eine Technik, die verfeinert und ständig erweitert wird, was die Erforschung von Materialien in neue Richtungen treibt, wie die Herstellung großer Graphenschichten oder die Entwicklung von Solarzellen, die auf einem Blatt Papier oder Kunststoff "gedruckt" werden können ( Chandler, 2015).
2- Physikalische Ablagerung von Dämpfen
Physikalische Dampfabscheidung (PVD) ist im Wesentlichen eine Verdampfungsbeschichtungstechnik, die den Transfer von Material auf atomarer Ebene beinhaltet. Es ist ein alternatives Verfahren zum Galvanisieren
Das Verfahren ähnelt der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), mit Ausnahme der Ausgangsmaterialien / Vorstufen.
Das heißt, das abzuscheidende Material beginnt in fester Form, während bei der CVD die Vorläufer in gasförmigem Zustand in die Reaktionskammer eingeführt werden.
Dazu gehören Prozesse wie Sprühbeschichtung und Laserpulsabscheidung (AZoM, 2002).
Bei dem PVD-Prozess wird das hochreine feste Beschichtungsmaterial (Metalle wie Titan, Chrom und Aluminium) durch Wärme oder durch Ionenbeschuss (Sputtern) verdampft.
Gleichzeitig wird ein reaktives Gas (zum Beispiel Stickstoff oder ein Kohlenstoff enthaltendes Gas) hinzugefügt.
Es bildet eine Verbindung mit dem Metalldampf, der sich auf den Werkzeugen oder Bauteilen als dünne und stark haftende Beschichtung abscheidet.
Eine gleichmäßige Beschichtungsdicke wird erhalten, indem die Teile mit konstanter Geschwindigkeit um mehrere Achsen gedreht werden (Oerlikon Balzer, S.F.).
3- Abscheidung von Atomlagen
Die Abscheidung von Atomlagen (DCA) ist eine Dampfabscheidungstechnik, die in der Lage ist, feine Filme von hoher Qualität, gleichförmig und nachgiebig bei relativ niedrigen Temperaturen abzuscheiden.
Diese herausragenden Eigenschaften können genutzt werden, um die Verarbeitungsherausforderungen für verschiedene Arten von Solarzellen der nächsten Generation zu adressieren.
Daher hat das DCA für photovoltaische Zellen in den letzten Jahren großes Interesse in der akademischen und industriellen Forschung geweckt (J A van Delft, 2012).
Die Abscheidung von Atomlagen bietet ein einzigartiges Werkzeug für das Wachstum von dünnen Filmen mit ausgezeichneter Konformität und Dickenkontrolle auf atomarer Ebene.
Die Anwendung des DCA in der Energieforschung hat in den letzten Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erfahren.
In der Solartechnik wird Siliziumnitrid Si3N4 als Antireflexschicht verwendet. Diese Schicht verursacht die dunkelblaue Farbe der kristallinen Siliziumsolarzellen.
Die Abscheidung erfolgt mit verbessertem Plasma in einem PECVD-System (chemische Gasphasenabscheidung durch Plasma) (Wenbin Niu, 2015).
Die PECVD-Technologie ermöglicht eine schnelle Abscheidung der Siliziumnitridschicht. Die Abdeckung der Kanten ist gut.
Im Allgemeinen werden Silan und Ammoniak als Rohmaterial verwendet. Die Abscheidung kann bei Temperaturen unter 400 ° C erfolgen (Crystec Technology Trading, S.F.).
Referenzen
- Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20. Juni). Sublimationsdefinition (Phasenübergang in der Chemie). Von thinkco.com abgerufen.
- (2002, 31. Juli). Chemical Vapour Deposition (CVD) - Eine Einführung. Von azom.com abgerufen.
- (2002, 6. August). Physical Vapour Deposition (PVD) - Eine Einführung. Von azom.com abgerufen.
- (S.F.) Übergang von fest zu Gasphase. Wiederhergestellt von grenzenlos.com.
- Chandler, D. L. (2015, 19. Juni). Erklärt: chemische Dampfabscheidung. Von news.mit.edu abgerufen.
- Crystec Technologie Handel. (S.F.) Abscheidung von Antireflexschichten aus Siliziumnitrid auf kristallinen Silizium-Solarzellen mittels PECVD-Technologie. Von crystec.com abgerufen.
- Garrett-Hatfield, L. (S. F.). Abscheidung in chemischen Experimenten. Von education.seattlepi.com.
- J A van Delft, D. G.-A. (2012, 22. Juni). Atomlagenabscheidung für die Photovoltaik:. Von tue.n.
- Oerlikon Balzer. (S.F.) PVD-basierte Prozesse. Von oerlikon.com abgerufen.
- Wenbin Niu, X. L. (2015). Anwendungen der Atomlagenabscheidung in Solarzellen. Nanotechnologie, Band 26, Nummer 6.