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二氧化碳也有超级状态,用途还非常广泛?

二氧化碳也有超级状态,用途还非常广泛?

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  • Time of issue:2023-11-18 09:23
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(Summary description)超临界二氧化碳是一种特殊状态下的二氧化碳,具有独特的物理和化学性质,在许多领域有着广泛的应用。由于其没有毒性,临界温度、临界压力低,工程上较易实现,价格便宜,因此被广泛应用于一芯片、半导体应用清洗、制程增强等领域。

二氧化碳也有超级状态,用途还非常广泛?

(Summary description)超临界二氧化碳是一种特殊状态下的二氧化碳,具有独特的物理和化学性质,在许多领域有着广泛的应用。由于其没有毒性,临界温度、临界压力低,工程上较易实现,价格便宜,因此被广泛应用于一芯片、半导体应用清洗、制程增强等领域。

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二氧化碳也有超级状态,用途还非常广泛?


你知道吗?自然界除了固态、液态、气态三种状态外,还有很多我们已知或未知的“态”,如等离子态、超临界态、超固态……不同的“态”还有不同的妙用,其中因价格经济且应用价值巨大,而备受研究热议的,非超临界二氧化碳莫属

那么什么是超临界二氧化碳?它到底有何妙用?

什么是超临界态?
物理化学告诉我们,任何纯物质都有其唯一确定的临界状态,既临界温度,临界压力,顾名思义,超临界态,即超过临界温度临界压力的状态。超临界状态下,物质的黏度比液体小,但扩散速度比液体快(约两个数量级),所以有较好的流动性和传递性能。

超临界流体的应用。
自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,超临界流体技术经过多年的发展,以应用到各个行业领域中,如超临界发电、超临界萃取、超临界染色、超临界干燥、超临界反应、超临界清洗、超临界氧化、超临界造粒、超临界发泡。

超临界二氧化碳
二氧化碳可以说是应用最广的超临界流体,这主要是因为它没有毒性,临界温度、临界压力低,工程上较易实现、且价格便宜。
二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃,压力高于临界压力Pc=73.9Mpa的状态下,性子会发生变化,其密度浸于液体粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,具有卓越的溶解能力。

超临界二氧化碳有何妙用?
超临界二氧化碳是一种特殊状态下的二氧化碳,具有独特的物理和化学性质,因此在许多领域有着广泛的应用。

一芯片、半导体应用
清洗:传统的溶剂,清洗方式,往往使用大量的有机溶剂,这些溶剂对环境和人体健康有害,超临界二氧化碳可以和复合的功用溶剂组合或指利用大量的超临界二氧化碳,依据其具有低粘度和低表面张力的特性,能够高效的清洗芯片表面,同时无毒无残留,并且对芯片材料没有损害。
制程增强:作为半导体器件和MEMS微加工技术中,显影和清晰等湿法工艺是必不可少的,通过实验测量,在不同超临界二氧化碳处理条件下制作的微细光刻胶图案的粘附强度和表面张力不同,可以增强微小光刻胶材料的粘着强度,有助于得到更好的光刻效果。
材料改性:超临界二氧化碳还可以用于芯片材料的改性,例如将超临界二氧化碳与特定添加剂结合,可以改变芯片材料的物理和化学性质,如改进介电材料的绝缘性能,提高材料的热稳定性等。
纳米加工:超临界二氧化碳可以通过超临界流体动力学效应在芯片表面上进行微纳米结构的制造,从而实现更高的密度和更复杂的结构,这种纳米加工方法可以应用于光子学器件,纳米电子器件等领域

二生物医药应用
因萃取技术操作方便、对环境友好、能耗少,且可完整保留提取物质的生物活性,超临界CO2常被用来提取天然药物、精油、脂肪和化学物质。

三食品加工应用
超临界 CO2可以用作食品中的溶剂,用于提取咖啡因、香料和色素等物质。与传统的有机溶剂相比,超临界 CO2 溶剂的使用更加安全,并且在提取过程中不会对食品的品质产生影响。此外,超临界 CO2还可以用作食品的杀菌剂和保鲜剂,可以有效地抑制食品中的微生物生长,延长食品的保鲜期。

四环境保护应用
超临界 CO2是一种环保的溶剂,与传统的有机溶剂相比,其对环境的污染更小。在化工生产过程中,使用超临界CO2可以减少有机溶剂的使用量,降低废水和废气的排放。此外,超临界 CO2 还可以用于回收和再利用废弃物,实现资源的循环利用。

五石油开采应用
超临界CO2作为一种非常稳定的介质,可以用于石油开采过程中的地层改造和增油。在注入地层中,超临界 CO2 可以提高油藏的渗透性,改善油的流动性,从而提高采油效果。此外,超临界 CO2 还可以用于地层压裂,以增加地下储层的渗透性,从而提高石油开采效率。
综上所述,超临界CO2可用于包括药物提取和纯化、半导体、芯片、石油开采、食品加工和环境保护等诸多领域。随着对超临界CO2的研究和应用的深入,相信会有更多的领域能够受益于超临界CO2的特殊性质。

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