Loading article…
超臨界乾燥は臨界点乾燥とも呼ばれ、液体を正確かつ制御された方法で除去するプロセスです。 [1]これは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）の製造、スパイスの乾燥、エアロゲルの製造、コーヒーのカフェイン除去、生物学的標本の調製に 役立ちます。 [2]
相図
液体中の物質が液体から気体への境界を越えると（状態図の緑の矢印を参照）、液体は有限の速度で気体へと変化し、液体の量は減少します。これが不均質な環境内で起こると、液体中の表面張力により、液体が接触している可能性のある固体構造が引っ張られます。細胞壁、シリカゲルの樹枝状結晶、マイクロ電気機械デバイスの小さな機械などの繊細な構造は、液体・気体・固体の接合部が通過するときに、この表面張力によって破壊される傾向があります。
これを避けるには、サンプルを、状態図の液体‐気体境界を越えずに、液相から気相へ 2 つの代替経路で運ぶことができます。凍結乾燥では、これは左側（低温、低圧、青い矢印）に回ることを意味します。ただし、一部の構造は固体‐気体境界によっても破壊されます。一方、超臨界乾燥は、右側の高温高圧側（赤い矢印）の線を回ります。液体から気体へのこの経路は、いかなる相境界も越えず、代わりに気体と液体の区別が適用されなくなる超臨界領域を通過します。乾燥の臨界点では、液相と気相の密度が等しくなります。
流体
ほぼすべての流体は、物理化学プロセスとして超臨界乾燥を受けることができますが、過酷な条件のため、工業プロセスの一部としては実用的ではないことがよくあります。超臨界乾燥が工業的に応用されている流体には、二酸化炭素(臨界点7.39 MPaで 304.25 K、または 1072 psiで 31.1 °C ) やフレオン(3.5～4 MPa で ≈300 K、または 500～600 psi で 25～0 °C) などがあります。亜酸化窒素は二酸化炭素と物理的挙動が似ていますが、超臨界状態では強力な酸化剤です。超臨界水は、臨界点温度 (647 K、374 °C) でサンプルが熱損傷を受ける可能性があり、またそのような高温高圧 (22.064 MPa、3,212 psi) では水が腐食するため不便です。
このようなプロセスのほとんどでは、まずアセトンを使ってすべての水を洗い流し、これら 2 つの液体の完全な混和性を利用します。次にアセトンは高圧の液体二酸化炭素で洗い流されます。これはフレオンが利用できなくなった現在では業界標準です。次に液体二酸化炭素を加熱して温度を臨界点を超えさせます。臨界点を超えると圧力が徐々に解放され、ガスが抜けて乾燥した製品が残ります。