Qu'est-ce que le séchage supercritique?
Lorsqu'une substance est séchée via des méthodes normales d'application de chaleur et de pression à un taux fini, la substance traverse la barrière liquide-gaz, où la quantité de contrainte capillaire change, entraînant le dégonflement de la substance. Ce processus de séchage affecte la tension superficielle globale de la substance, provoquant la rupture ou la dégénération de structures délicates. Pour éviter ce problème, il existe un séchage supercritique, qui assèche une substance par une chaleur et une pression élevées et contourne la limite liquide-gaz au lieu de la traverser. La densité du liquide et du gaz est la même et, moléculairement, il n'y a pas de différence entre les deux. Le séchage supercritique peut être utilisé avec des fluides supercritiques et il existe plusieurs méthodes de séchage différentes.
Le processus de séchage normal implique l'utilisation de chaleur ou de pression moyenne et convient parfaitement lorsqu'il est appliqué à des substances telles que l'eau, qui ne se brisent pas facilement. Certaines substances ou dispositifs - tels que les dispositifs microélectromécaniques dotés de machines minuscules - connaissent un déséquilibre au cours de ce processus de séchage car, lorsque la tension superficielle du liquide se transforme en gaz, elle tire sur la structure de la substance. Dans les structures délicates, cette traction peut créer des problèmes.
Pour résoudre ce problème de tension superficielle, le séchage supercritique est une méthode qui contourne la limite liquide-gaz et n'affecte pas le stress capillaire de la substance. La contrainte capillaire est l'espace entre les pores de la substance et, lorsque le liquide devient un gaz par des moyens normaux, la contrainte capillaire provoque l'effondrement de la substance. Pour ce faire, un fluide supercritique est requis. Ces fluides ressemblent à des liquides mais sont capables de s’étendre et de se comprimer comme des gaz; ils sont également capables de dissoudre d'autres substances. La préparation de ces fluides implique la saturation des pores avec un solvant organique.
Il y a plusieurs façons d'effectuer un séchage supercritique. Dans le procédé haute pression et haute température, une chambre sous pression est remplie du fluide supercritique et du solvant organique dans lequel le fluide supercritique a été immergé. La substance est ensuite rapidement exposée à la chaleur et à une pression qui dépasse sa limite critique, ce qui provoque la transformation du fluide en un gaz dans lequel la contrainte capillaire est maintenue.
Bien que la méthode à haute pression et à haute température soit le moyen le plus courant de réaliser un séchage supercritique, il existe une méthode à basse température; cette méthode est plus sûre, car l'autre peut être explosive et certaines substances ne peuvent pas supporter la haute pression et la chaleur. Le dioxyde de carbone est utilisé à la place d'un solvant organique, car il est extrait de manière supercritique à basse température. Le séchage supercritique avec cette méthode n’est pas toujours couronné de succès, car certains fluides vont réagir avec le dioxyde de carbone pour créer des carbonates métalliques.