Co je superkritické sušení?

Když je látka sušena běžnými způsoby aplikace tepla a tlaku konečnou rychlostí, látka prochází bariérou kapalina-plyn, kde se mění množství kapilárního stresu, což způsobuje, že se látka vypustí. Tento proces sušení ovlivňuje celkové povrchové napětí látky, což způsobuje poškození nebo degeneraci jemných struktur. Aby se tomuto problému zabránilo, existuje superkritické sušení, které vysouší látku vysokým teplem a tlakem, a místo toho se pohybuje kolem hranice kapalina-plyn. Hustota kapaliny a plynu je stejná a molekulárně mezi nimi není žádný rozdíl. Supercritické sušení lze použít u superkritických tekutin a existuje několik různých způsobů sušení.

Normální proces sušení zahrnuje použití středního tepla nebo tlaku a je v pořádku, když se aplikuje na látky, jako je voda, které se snadno nerozbijí. Některé látky nebo zařízení - jako jsou mikroelektromechanická zařízení, která mají malé strojní zařízení - zažívají během tohoto procesu sušení nevyváženost, protože když se povrchové napětí kapaliny změní na plyn, táhne se proti struktuře látky. V jemných strukturách může toto tahání způsobit problémy.

Abychom se vyhnuli tomuto problému s povrchovým napětím, je superkritické sušení jednou z metod, která překračuje hranici kapalina-plyn a neovlivňuje kapilární stres látky. Kapilární stres je prostor mezi póry látky, a když se kapalina stává normálním způsobem plynem, kapilární stres způsobí kolaps látky. K tomu je zapotřebí superkritická tekutina. Tyto tekutiny vypadají jako kapaliny, ale jsou schopné expandovat a stlačovat jako plyny; jsou také schopny rozpustit jiné látky. Příprava těchto tekutin zahrnuje nasycení pórů organickým rozpouštědlem.

Existuje několik způsobů provádění superkritického sušení. Při vysokotlaké a vysokoteplotní metodě je tlaková komora naplněna superkritickou tekutinou a organickým rozpouštědlem, do kterého byla superkritická tekutina ponořena. Látka je poté rychle vystavena teplu a tlaku, který přesahuje její kritickou hranici, což způsobí, že se tekutina změní na plyn, kde se udržuje kapilární stres.

Zatímco vysokotlaká a vysokoteplotní metoda je nejběžnějším způsobem provádění superkritického sušení, existuje nízkoteplotní metoda; tato metoda je bezpečnější, protože druhá může být výbušná a některé látky nemohou zvládnout vysoký tlak a teplo. Místo organického rozpouštědla se používá oxid uhličitý, protože se při nízké teplotě superkriticky extrahuje. Superkritické sušení touto metodou není vždy úspěšné, protože některé tekutiny budou reagovat s oxidem uhličitým za vzniku uhličitanů kovů.