Materials processing using supercritical fluids

Abstract

One of the most interesting areas of supercritical fluids applications is the processing of novel materials. These new materials are designed to meet specific requirements and to make possible new applications in Pharmaceuticals design, heterogeneous catalysis, micro- and nano-particles with unique structures, special insulating materials, super capacitors and other special technical materials. Two distinct possibilities to apply supercritical fluids in processing of materials: synthesis of materials in supercritical fluid environment and/or further processing of already obtained materials with the help of supercritical fluids. By adjusting synthesis parameters the properties of supercritical fluids can be significantly altered which further results in the materials with different structures. Unique materials can be also obtained by conducting synthesis in quite specific environments like reversed micelles. This paper is mainly devoted to processing of previously synthesized materials which are further processed using supercritical fluids. Several new methods have been developed to produce micro- and nano-particles with the use of supercritical fluids. The following methods: rapid expansion of supercritical solutions (RESS) supercritical anti-solvent (SAS), materials synthesis under supercritical conditions and encapsulation and coating using supercritical fluids were recently developed.

Jedna od najinteresantnijih oblasti primene natkritičnih fluida je procesiranje novih tipova čvrstih materijala. Zahvaljujući svojim specifičnim karakteristikama, natkritični fluidi se mogu iskoristiti za dobijanje novih materijala sa osobinama znatno drugačijim nego kod konvencionalno dobijenih materijala. Ovi novi materijali su dizajnirani da zadovolje specifične zahteve i da omoguće nove primene u sledećim oblastima: farmaceutske hemikalije, heterogena kataliza, mikro i nano čestice za specijalne primene novi izolacioni materijali, superkapacitatori kao i druge tehničke primene novih materijala. Postoje dve osnovne mogućnosti primene natkritičnih fluida u procesiranju materijala: sinteza materijala pod natkritičnim uslovima i naknadno procesiranje dobijenih materijala uz pomoć natkritičnih fluida. Neke od sinteza materijala se odvijaju pod natkritičnim uslovima kao u slučaju poletilena niske gustine. Modifikacijom procesnih parametara moguće je modifikovati karakteristike natkritičnog fluida i na taj način promeniti karakteristike i strukturu dobijenog materijala. Materijali jedinstvenih struktura se mogu dobiti i u veoma specifičnim reakcionim uslovima kao što su na primer reverzne micele. Ovaj rad je svojim većim delom posvećen materijalima koji se nakon sinteze procesiraju uz pomoć natkritičnih fluida. Poslednjih godina razvijeno je nekoliko novih metoda za dobijanje mikro i nano čestica uz pomoć natkritičnih fluida. Ove nove metode kombinuju karakteristike visoke gustine i moći rastvaranja natkritičnih fluida, sa mogućnošću njihove velike promene redukcijom pritiska. Metode kao što su brza ekspanzija natkritičnih rastvora (RESS), natkritični anti solvent (SAS) sinteza pod natkritičnim uslovima i enkapsulacija, su poslednjih godina korišćene u procesiranju veoma različitih tipova i vrsta čvrstih materijala.