ما هو عكس التسامي؟

ال التسامي العكسي أو الانحدار ، وتسمى أيضًا ترسيب أو تصلب الغاز عن طريق التبريد ، هو عكس التسامي ، الذي يبخر المواد الصلبة دون تسييلها أولاً.

تجرى العديد من التحقيقات في مجال ترسيب البخار الكيميائي ، وخاصة في مجال المواد المستخدمة لتغطية البوليمرات ، والعثور على مواد أقل ضررًا بالبيئة (Anne Marie Helmenstine ، 2016).

عند درجة حرارة معينة ، قد تمتلك معظم المركبات والعناصر الكيميائية واحدة من ثلاث حالات مختلفة للمادة عند ضغوط مختلفة.

في هذه الحالات ، يتطلب الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية حالة سائلة وسيطة. ولكن في درجات حرارة أقل من النقطة الثلاثية ، ستؤدي الزيادة في الضغط إلى انتقال المرحلة ، مباشرة من الغاز إلى الصلب.

أيضًا ، عند الضغط تحت ضغط النقطة الثلاثية ، سيؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى أن يصبح الغاز صلبًا دون المرور عبر المنطقة السائلة (Boundless، S.F.).

أمثلة على التسامي العكسي

الجليد والثلج هما أكثر الأمثلة الشائعة على التسامي العكسي. الثلج الذي يسقط في الشتاء هو نتاج التبريد الفائق لبخار الماء الموجود في السحب.

فروست هو مثال آخر على الترسب الذي يمكن اعتباره تجربة في الكيمياء تصف التغيرات في حالات المادة.

يمكنك أيضًا تجربة علبة الألمنيوم والمياه المالحة الباردة جدًا. تمكن خبراء الأرصاد من اختبار الترسب بشكل مباشر خلال شتاء عام 2014 بسبب درجات الحرارة تحت الصفر في العديد من مناطق الولايات المتحدة.

إن الثنائيات الباعثة للضوء أو مصابيح LED مغلفة بمواد مختلفة عن طريق الترسيب.

يمكن أيضًا صنع الماس الصناعي باستخدام الترسيب الكيميائي ، مما يعني أنه يمكن صنع الماس بجميع الأشكال والأحجام والألوان عن طريق تبريد غاز الكربون الاصطناعي.

يمكن للطلاب تجربة صنع الماس الصناعي دون كل الحرارة والضغط (Garrett-Hatfield، S.F).

تطبيقات التسامي

1- ترسيب البخار الكيميائي

ترسيب البخار الكيميائي (أو CVD) هو اسم عام لمجموعة من العمليات التي تنطوي على ترسب مادة صلبة من مرحلة الغاز وتشبه في بعض الجوانب ترسيب البخار الفيزيائي (PVD). ).

يختلف PVD في أن السلائف صلبة ، مع تبخير المواد المراد ترسيبها من بياض صلب وترسب على الركيزة.

يتم توفير الغازات السليفة (غالبًا ما تكون مخففة في الغازات الحاملة) إلى غرفة التفاعل عند درجات حرارة محيطة تقريبًا.

عندما تمر أو تتلامس مع الركيزة الساخنة ، فإنها تتفاعل أو تتحلل لتشكيل مرحلة صلبة ترسب على الركيزة.

درجة حرارة الركيزة أمر بالغ الأهمية ويمكن أن تؤثر على ردود الفعل التي ستحدث (AZoM ، 2002).

بمعنى ما ، يمكنك تتبع تقنية ترسيب البخار الكيميائي ، أو CVD ، طوال الطريق إلى ما قبل التاريخ:

يقول: "عندما أشعل رجال الكهوف مصباحًا وأودع السخام على جدار الكهف" ، كان ذلك شكلًا بدائيًا من الأمراض القلبية الوعائية..

تعد CVD اليوم أداة تصنيع أساسية ، تستخدم في كل شيء من النظارات الشمسية إلى أكياس رقائق البطاطس ، وهي ضرورية لإنتاج الكثير من الإلكترونيات اليوم..

كما أنها تقنية قابلة للتنقيح والتوسع المستمر ، مما يدفع البحث عن المواد في اتجاهات جديدة ، مثل إنتاج صفائح كبيرة من الجرافين أو تطوير الخلايا الشمسية التي يمكن "طباعتها" على ورقة أو بلاستيك ( تشاندلر ، 2015).

2- ترسيب البخار الفعلي

ترسب البخار الفعلي (PVD) هو في الأساس تقنية لطلاء التبخير ، والتي تنطوي على نقل المواد على المستوى الذري. إنها عملية بديلة للكهرباء

تشبه هذه العملية ترسيب البخار الكيميائي (CVD) ، باستثناء المواد الخام / السلائف.

أي أن المادة المراد إيداعها تبدأ في شكل صلب ، في حين يتم إدخال السلائف في غرفة التفاعل في الحالة الغازية..

يشتمل على عمليات مثل طلاء الرش وترسيب نبضات الليزر (AZoM ، 2002).

في عملية PVD ، تبخر مواد الطلاء الصلبة عالية النقاء (معادن مثل التيتانيوم والكروم والألمنيوم) عن طريق الحرارة أو عن طريق القصف الأيوني (الاخرق).

في الوقت نفسه ، تتم إضافة غاز تفاعلي (على سبيل المثال ، نيتروجين أو غاز يحتوي على الكربون).

قم بتكوين مركب يحتوي على بخار معدني يتم ترسيبه على الأدوات أو المكونات كطبقة رقيقة شديدة الالتصاق.

يتم الحصول على سمك طلاء موحد من خلال تدوير الأجزاء بسرعة ثابتة حول عدة محاور (Oerlikon Balzer، S.F).

3- ترسيب الطبقات الذرية

ترسب الطبقات الذرية (DCA) هو تقنية ترسب في طور البخار قادرة على ترسيب أغشية رقيقة بجودة عالية وموحدة ومتوافقة في درجات حرارة منخفضة نسبيًا.

يمكن استخدام هذه الخصائص المتميزة لمعالجة تحديات المعالجة لأنواع مختلفة من الخلايا الشمسية من الجيل التالي.

لذلك ، اجتذبت DCA للخلايا الضوئية اهتمامًا كبيرًا بالبحث الأكاديمي والصناعي في السنوات الأخيرة (J A van Delft، 2012).

يوفر ترسيب الطبقات الذرية أداة فريدة لنمو الأغشية الرقيقة ذات التوافق الممتاز والتحكم في السُمك على المستويات الذرية.

تلقى تطبيق DCA في بحوث الطاقة اهتماما متزايدا في السنوات الأخيرة.

في تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، يتم استخدام نيتريد السيليكون Si3N4 كطبقة مضادة للانعكاس. هذه الطبقة تسبب اللون الأزرق الغامق لخلايا السيليكون الشمسية البلورية.

يتم الترسيب باستخدام البلازما المحسنة في نظام PECVD (ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما) (Wenbin Niu، 2015).

تسمح تقنية PECVD بترسب سريع لطبقة نيتريد السيليكون. تغطية الحواف جيدة.

بشكل عام ، يتم استخدام silane والأمونيا كمادة خام. يمكن أن يحدث الترسب في درجات حرارة تقل عن 400 درجة مئوية (Crystec Technology Trading، S.F.).

مراجع

1. آن ماري هيلمنستين ، ص. (2016 ، 20 يونيو). تعريف التسامي (المرحلة الانتقالية في الكيمياء). تم الاسترجاع من thinkco.com.
2. (2002 ، 31 يوليو). ترسيب البخار الكيميائي (CVD) - مقدمة. تعافى من azom.com.
3. (2002 ، 6 أغسطس). ترسيب البخار الفعلي (PVD) - مقدمة. تعافى من azom.com.
4. (وس. ف.). الصلبة إلى مرحلة الانتقال الغاز. تعافى من boundless.com.
5. تشاندلر ، دي إل. (2015 ، 19 يونيو). وأوضح: ترسيب البخار الكيميائية. تم الاسترجاع من news.mit.edu.
6. تقنية Crystec للتجارة. (وس. ف.). ترسب طبقات نيتريد السيليكون المضادة للانعكاس على خلايا السيليكون الشمسية البلورية بواسطة تقنية PECVD. تعافى من crystec.com.
7. غاريت هاتفيلد ، إل. الترسب في تجارب الكيمياء. تم الاسترجاع من موقع education.seattlepi.com.
8. J A van Delft، D. G.-A. (2012 ، 22 يونيو). ترسب الطبقة الذرية للضوئية:. تعافى من tue.n.
9. أورليكون بالزر. (وس. ف.). العمليات القائمة على PVD. تعافى من oerlikon.com.
10. Wenbin Niu، X. L. (2015). تطبيقات ترسب الطبقة الذرية في الخلايا الشمسية. تقنية النانو ، المجلد 26 ، العدد 6.