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O que é a sublimação reversa?
O sublimação reversa ou regressivo, também chamado de deposição ou a solidificação de um gás por resfriamento, é o oposto da sublimação, que vaporiza os sólidos sem primeiro liquefazê-los.
Em química, a deposição é amplamente utilizada para criar materiais na indústria, especialmente para aplicar uma camada fina aos materiais usados para cortar ou moldar.
Muitas investigações estão em andamento no campo da deposição de vapor químico, especialmente na área de materiais usados para cobrir polímeros, e para encontrar materiais que sejam menos prejudiciais ao meio ambiente (Anne Marie Helmenstine, 2016).
A uma dada temperatura, a maioria dos compostos e elementos químicos pode possuir um dos três diferentes estados de matéria em diferentes pressões.
Nestes casos, a transição do estado sólido para o estado gasoso requer um estado líquido intermediário. Mas em temperaturas inferiores ao ponto triplo, um aumento na pressão resultará em uma transição de fase, diretamente do gás para o sólido.
Além disso, a pressões abaixo da pressão de ponto triplo, uma diminuição na temperatura resultará em um gás tornando-se sólido sem passar pela região líquida (Boundless, S.F.).
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.
Por exemplo, você pode experimentar com deposição e ar super-resfriado observando exemplos de geada durante o outono, o inverno ou até mesmo os meses de primavera.
Você também pode experimentar com uma lata de alumínio e água salgada muito fria. Os meteorologistas puderam testar a deposição em primeira mão durante o inverno de 2014 devido a temperaturas abaixo de zero em muitas áreas dos Estados Unidos.
Os díodos 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 os diamantes de todas as formas, tamanhos e cores podem ser feitos refrigerando artificialmente o gás carbônico.
Os estudantes podem experimentar fazer um diamante sintético sem todo o calor e pressão (Garrett-Hatfield, S.F.).
Aplicações de sublimação
1- Deposição de vapor químico
Deposição de vapor químico (ou CVD) é um nome genérico para um grupo de processos que envolvem o depósito de um material sólido de uma fase gasosa e é similar em alguns aspectos à deposição física de vapor (PVD). ).
O PVD difere em que os precursores são sólidos, com o material a ser depositado sendo vaporizado de um branco sólido e depositado no substrato.
Os gases precursores (frequentemente diluídos nos gases transportadores) são fornecidos à câmara de reação a temperaturas próximas da temperatura ambiente.
Quando passam ou entram em contato com um substrato aquecido, 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).
De certa forma, você pode traçar a tecnologia de 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", ele diz, era uma forma rudimentar de DCV.
Hoje, a CVD é uma ferramenta de fabricação básica, usada em tudo, desde óculos de sol a sacos de batatas fritas, e é essencial para a produção de grande parte da eletrônica de hoje.
É também uma técnica sujeita ao refinamento e constante expansão, empurrando a pesquisa de materiais em novas direções, como a produção de grandes folhas de grafeno ou o desenvolvimento de células solares que poderiam ser "impressas" em uma folha de papel ou plástico ( Chandler, 2015).
2- Deposição física de vapores
A deposição física a vapor (PVD) é essencialmente uma técnica de revestimento por vaporização, que envolve a transferência de material no nível atômico. É um processo alternativo para galvanoplastia
O processo é semelhante à deposição química a vapor (CVD), exceto as matérias-primas / precursores.
Ou seja, o material a ser depositado começa na forma sólida, enquanto que em CVD os precursores são introduzidos na câmara de reação no estado gasoso.
Incorpora processos como revestimento por pulverização e deposição de pulsos de laser (AZoM, 2002).
No processo de PVD, o material de revestimento sólido de alta pureza (metais tais como titânio, crómio e alumínio) é evaporado por calor ou por bombardeamento iónico (pulverização catódica).
Ao mesmo tempo, um gás reativo (por exemplo, nitrogênio ou gás contendo carbono) é adicionado.
Forma um composto com o vapor metálico que é depositado nas ferramentas ou componentes como um revestimento fino e altamente aderente.
Obtém-se uma espessura de revestimento uniforme rodando as peças a uma velocidade constante em torno de vários eixos (Oerlikon Balzer, S.F.).
3- Deposição de camadas atômicas
A deposição de camadas atômicas (DCA) é uma técnica de deposição de vapor capaz de depositar filmes finos de alta qualidade, uniformes e complacentes a temperaturas relativamente baixas.
Essas propriedades excelentes podem ser usadas para enfrentar os desafios de processamento de vários tipos de células solares de próxima geração.
Portanto, o DCA para células fotovoltaicas tem atraído grande interesse em pesquisas acadêmicas e industriais nos últimos anos (J A van Delft, 2012).
A deposição de camadas atômicas fornece uma ferramenta única para o crescimento de filmes finos com excelente conformidade e controle de espessura em níveis atômicos.
A aplicação do DCA na pesquisa de energia tem recebido crescente atenção nos últimos anos.
Na tecnologia solar, o nitreto de silício Si3N4 é usado como uma camada antirreflexo. Essa camada causa a cor azul escura das células solares de silício cristalino.
A deposição é realizada com plasma melhorado em um sistema PECVD (deposição de vapor químico aumentada pelo plasma) (Wenbin Niu, 2015).
A tecnologia PECVD permite a rápida deposição da camada de nitreto de silício. A cobertura das bordas é boa.
Em geral, o silano e a amônia são usados como matéria-prima. A deposição pode ocorrer a temperaturas abaixo de 400 ° C (Crystec Technology Trading, S.F.).
Referências
- Anne Marie Helmenstine, P. (2016, 20 de junho). Definição de Sublimação (Transição de Fase em Química). Retirado de thoughtco.com.
- (2002, 31 de julho). Deposição de Vapor Químico (CVD) - Uma Introdução. Retirado de azom.com.
- (2002, 6 de agosto). Deposição Física de Vapor (PVD) - Uma Introdução. Retirado de azom.com.
- (S.F.). Transição de fase sólida para gás. Recuperado do boundless.com.
- Chandler, D. L. (2015, 19 de junho). Explicado: deposição de vapor químico. Retirado de news.mit.edu.
- Negociação de Tecnologia Crystec. (S.F.). Deposição de camadas antireflexão de nitreto de silício em células solares de silício cristalino pela tecnologia PECVD. Obtido em crystec.com.
- Garrett-Hatfield, L. (S.F.). Deposição em Experimentos Químicos. Retirado de education.seattlepi.com.
- J A van Delft, D.G.-A. (2012, 22 de junho). Deposição de camadas atômicas para energia fotovoltaica:. Retirado de tue.n.
- Oerlikon Balzer. (S.F.). Processos baseados em PVD. Retirado de oerlikon.com.
- Wenbin Niu, X. L. (2015). Aplicações de deposição de camada atômica em células solares. Nanotecnologia, Volume 26, Número 6.