超臨界乾燥とは何ですか？

熱と圧力を有限の速度で加える通常の方法で物質を乾燥させると、物質は液体-気体バリアを通過し、そこで毛細管応力の量が変化し、物質を収縮させます。 この乾燥プロセスは、物質の全体的な表面張力に影響を与え、繊細な構造を破壊または劣化させます。 この問題を回避するために、超臨界乾燥があります。これは、高熱と高圧によって物質を乾燥させ、液体と気体の境界を通過するのではなく、その周りを移動します。 液体と気体の密度は同じであり、分子的には両者の間に違いはありません。 超臨界乾燥は超臨界流体で使用でき、いくつかの異なる乾燥方法があります。

通常の乾燥プロセスは、中程度の熱または圧力を使用することを含み、簡単に壊れない水などの物質に適用される場合は問題ありません。 小さな機械を備えた微小電気機械装置などの一部の物質またはデバイスは、液体の表面張力が気体に変わると物質の構造に引っ張られるため、この乾燥プロセス中に不均衡を経験します。 デリケートな構造では、この引っ張りが問題を引き起こす可能性があります。

この表面張力の問題を回避するために、超臨界乾燥は、液体と気体の境界を覆い、物質の毛細管応力に影響を与えない方法の1つです。 毛細管応力は物質の細孔間の空間であり、通常の手段で液体が気体になると、毛細管応力により物質が崩壊します。 これを行うには、超臨界流体が必要です。 これらの液体は液体のように見えますが、気体のように膨張および圧縮できます。 また、他の物質を溶解することもできます。 これらの液体を準備するには、有機溶媒で細孔を飽和させる必要があります。

超臨界乾燥を実行する方法はいくつかあります。 高圧高温法では、圧力室に超臨界流体と、超臨界流体が浸漬された有機溶媒が充填されます。 次に、物質はその臨界限界を超える熱と圧力に素早くさらされ、毛細管応力が維持されている気体に流体が変化します。

高圧高温法は超臨界乾燥を行う最も一般的な方法ですが、低温法もあります。 他の方法は爆発する可能性があり、一部の物質は高圧と熱を処理できないため、この方法はより安全です。 二酸化炭素は低温で超臨界抽出されるため、有機溶媒の代わりに二酸化炭素が使用されます。 一部の液体は二酸化炭素と反応して金属炭酸塩を生成するため、この方法による超臨界乾燥は常に成功するとは限りません。