Kas ir superkritiskā žāvēšana?

Parastā žāvēšanas procesā tiek izmantots vidējs karstums vai spiediens, un tas ir labi, ja to uzklāj uz tādām vielām kā ūdens, kuras nav viegli saplīst. Dažas vielas vai ierīces, piemēram, mikroelektromehāniskās ierīces ar niecīgām iekārtām, šajā žāvēšanas procesā piedzīvo nelīdzsvarotību, jo, kad šķidruma virsmas spraigums pārvēršas gāzē, tas pievelkas pret vielas struktūru. Smalkās konstrukcijās šī vilkšana var radīt problēmas.

Lai apietu šo virsmas spraiguma problēmu, superkritiskā žāvēšana ir viena no metodēm, kas novērš šķidruma un gāzes robežu un neietekmē vielas kapilāro spriegumu. Kapilārais spriegums ir telpa starp vielas porām, un, kad šķidrums parastā veidā kļūst par gāzi, kapilārais spriegums izraisa vielas sabrukšanu. Lai to izdarītu, ir nepieciešams superkritisks šķidrums. Šie šķidrumi izskatās kā šķidrumi, bet spēj izplesties un saspiesties kā gāzes; tie spēj izšķīdināt arī citas vielas. Šo šķidrumu sagatavošana ietver poru piesātināšanu ar organisko šķīdinātāju.

Ir vairāki veidi, kā veikt superkritisko žāvēšanu. Augstspiediena un augstas temperatūras metodē spiediena kameru piepilda ar superkritisko šķidrumu un organisko šķīdinātāju, kurā tika iegremdēts superkritiskais šķidrums. Pēc tam viela tiek ātri pakļauta siltumam un spiedienam, kas pārsniedz kritisko robežu, izraisot šķidruma pārvēršanos gāzē, kurā tiek uzturēts kapilārais spriegums.

Augstspiediena un augstas temperatūras metode ir visizplatītākais veids, kā veikt superkritisko žāvēšanu, tomēr ir arī zemas temperatūras metode; šī metode ir drošāka, jo otrs var būt sprādzienbīstams, un dažas vielas nevar izturēt augstu spiedienu un karstumu. Organiskā šķīdinātāja vietā izmanto oglekļa dioksīdu, jo to superkritiski ekstrahē zemā temperatūrā. Superkritiskā žāvēšana ar šo metodi ne vienmēr ir veiksmīga, jo daži šķidrumi reaģēs ar oglekļa dioksīdu, veidojot metālu karbonātus.