Siêu và sau siêu tới hạn CO2

Siêu tới hạn CO₂ (supercritical CO₂; Sc-CO₂) là trạng thái khi CO₂ được nén tới áp suất lớn hơn hoặc bằng 73.1atm và nhiệt độ giữ từ 31.1^oC trở lên.

Giản đồ pha dưới đây thể hiện các trạng thái của CO₂ theo các điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định. Siêu tới hạn CO2 là trạng thái được hình thành trong vùng 3.

Ảnh: Giản đồ pha của CO2.

Nguồn: http://www.chem1.com/acad/webtext/states/changes.html

Quá trình chuyển pha của siêu tới hạn CO2 có thể được quan sát rõ hơn ở video này: Supercitical CO2 formation.

Sau tới hạn CO2 (post Sc-CO2) là khái niệm ban đầu của tác giả, mô tả trạng thái của hỗn hợp giữa các dung dịch ứng dụng nhất định đã qua pha trộn với siêu tới hạn CO2. Một trong các dung dịch ứng dụng đã được bước đầu thực nghiệm để đánh giá các ảnh hưởng của chúng là: dung dịch mạ, dung dịch phun phủ, dung dịch bôi trơn làm nguội.

Sự khuếch tán của siêu tới hạn CO2 vào trong các dung dịch này đã làm thay đổi tính chất hóa, lý của chúng. Sự tồn tại của siêu tới hạn CO2 trong dung dịch mạ đã được đánh giá vẫn còn tồn lưu trong hỗn hợp dung dịch sau khoảng thời gian hơn 180 phút. Sự tồn lưu này đã tác động ảnh hưởng đến đặc tính của hỗn hợp dung dịch như độ dẫn điện, độ pH, độ hấp thu khí, nguyên nhân xuất hiện hàm lượng Carbon trong lớp mạ.

Ảnh: Kết quả đo hàm lượng khí CO2 và pH của dung dịch mạ Watts sau siêu tới hạn CO2.

Sự thay đổi của các yếu tố này đã được chứng minh bằng thực nghiệm ảnh hưởng đến kết quả của lớp mạ. Thời gian sử dụng dung dịch càng nhanh ngay sau khi giảm áp suất siêu tới hạn thì kết quả lớp mạ có độ hạt càng nhỏ, độ cứng càng cao. Điều này có quan hệ với hàm lượng tồn lưu CO2 càng cao, như thể hiện ở hình trên.

Những kết quả ban đầu cho thấy khả năng tạo sản phẩm có cơ tính nổi trội của công nghệ mạ sau siêu tới hạn CO2 so với công nghệ mạ truyền thống. Nghiên cứu áp dụng công nghệ mạ và các ứng dụng khác của sau tới hạn CO2 hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích siêu việt trong sản xuất công nghiệp.