Skip to main content

Hva er superkritisk tørking?

  • Blair

Når et stoff tørkes ved normale metoder for å påføre varme og trykk i en endelig hastighet, passerer stoffet gjennom væske-gassbarrieren, hvor mengden kapillærspenning endres, og får stoffet til å tømme ut. Denne tørkeprosessen påvirker stoffets generelle overflatespenning, og får delikate strukturer til å bryte eller degenerere. For å unngå dette problemet er det superkritisk tørking, som tørker et stoff via høy varme og trykk, og går rundt flytende-gassgrensen i stedet for å bevege seg gjennom det. Væsken og gassens tetthet er den samme, og molekylært er det ingen forskjell mellom de to. Superkritisk tørking kan brukes med superkritiske væsker, og det er flere forskjellige tørkemetoder.

Den normale tørkeprosessen innebærer bruk av middels varme eller trykk og er fin når den påføres stoffer som vann, som ikke lett brytes. Noen stoffer eller enheter - for eksempel mikroelektromekaniske apparater som har bittesmå maskiner - opplever en ubalanse under denne tørkeprosessen fordi når overflatespenningen til væsken endres til en gass, trekker den mot stoffets struktur. I delikate strukturer kan denne trekningen skape problemer.

For å komme rundt dette overflatespenningsproblemet er superkritisk tørking en metode som kjører over væske-gassgrensen og ikke påvirker stoffets kapillærspenning. Kapillærspenning er rommet mellom stoffets porer, og når væsken blir en gass på vanlig måte, fører kapillærspenningen til at stoffet kollapser. For å gjøre dette, kreves en superkritisk væske. Disse væskene ser ut som væsker, men er i stand til å ekspandere og komprimere som gasser; de er også i stand til å løse opp andre stoffer. Fremstilling av disse væskene innebærer metning av porene med et organisk løsningsmiddel.

Det er flere måter å utføre superkritisk tørking på. I metoden med høyt trykk og høytemperatur fylles et trykkammer med det superkritiske fluidet og det organiske løsningsmidlet der det superkritiske fluidet ble nedsenket. Stoffet blir deretter raskt utsatt for varme og trykk som overskrider dens kritiske grense, noe som får væsken til å endre seg til en gass der kapillærspenningen opprettholdes.

Mens metoden med høyt trykk og høy temperatur er den vanligste måten å utføre superkritisk tørking på, er det en metode med lav temperatur; denne metoden er tryggere, fordi den andre kan være eksplosiv, og noen stoffer kan ikke håndtere høyt trykk og varme. I stedet for et organisk løsningsmiddel, brukes karbondioksid fordi det ekstraheres superkritisk ved lav temperatur. Superkritisk tørking med denne metoden er ikke alltid vellykket, fordi noen væsker vil reagere med karbondioksid for å lage metallkarbonater.