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相分離

鎖定
當温度、壓強等外界條件變化時,多組元體系有時會分離成具有不同組分和結構的幾個相,這就是相分離。如液相,當温度下降時,可能分成兩種不相溶混的液相,或分成固相與液相。晶相也可能分離成結構十分不同的兩相。 [1] 
相分離在橡膠加工多相體系中,體現為由於某一環境條件變化在相與相之間出現分離的不穩定傾向。
中文名
相分離
外文名
Phase separation
適用領域
材料與化學
所屬學科
材料科學
含    義
組分分散不均

目錄

相分離性質

在固相形成過程中,例如從熔體中冷卻,高温的穩定態,在降温過程中可能是不穩態亞穩態,它們會分離成不同成分和結構的相。這時分相過程中有兩種不同的機制,一種是成核晶核長大過程,另一種不經過成核。這兩種分相過程差別很大,後一種不經過成核的相分離過程,稱為拐點分解或旋節分解。 [1] 
混溶體系相分離可以通過兩種方式,形核長大和調幅分解。前一過程需要克服形核功,成分變化快,但發生局域小,表現為新相的漸漸長大;後者為自發過程,成分漸變,發生區域大。雖然二者最終的形貌無明顯區別,但前期的動力學因素可能導致相分離的不同行為。近來發現的不混溶體系中殼-核結構的形成就説明了這一點。在無容器處理快速相分離條件下,該結構通常在臨界點附近形成,形成過程中第二相Marangoni遷移的時間起着關鍵作用,而形核和調幅分解有可能決定遷移時間的不同。 [2] 

相分離應用

在膠料中由於橡膠的,即使所含各組分分散不均也不會出現相分離,只是由於橡膠柔性分子在小區域內的高活動性,使不相容二相分離而形成微觀多相形態,只有加入適當溶劑後,由於橡膠分子活動性增大,黏度降低,兩種橡膠才會自動分離而出現宏觀相分離。
相分離在材料和化學領域也有應用。如在富硅氧化硅(SiOx, 1<x<2)薄膜中,在真空或惰性氣氛中退火後會發生相分離,生成硅納米晶和二氧化硅,表示為:SiOx → (1-x/2)Si + x/2 SiO2, 1<x<2 [3]  。再如Cu30Mn70合金浸入HCl溶液加電壓腐蝕,也會發生相分離,Mn元素會被溶解,得到多孔Cu材料 [4] 
參考資料
  • 1.    趙長生, 顧宜.材料科學與工程基礎(第三版).北京:化學工業出版社,2019:86-87
  • 2.    王楠.自發分解對相分離過程的作用機制[C].//中國金屬學會.第八屆全國固態相變、凝固及應用學術會議論文集.2008:140-141.
  • 3.    He Y, Ma K, Bi L, Feng J Y, Zhang Z J. Nickel-induced enhancement of photoluminescence from Si-rich silica films. Appl Phys Lett 2006, 88.
  • 4.    Chen L Y, Yu J S, Fujita T, Chen M W. Nanoporous Copper with Tunable Nanoporosity for SERS Applications. Adv Funct Mater 2009, 19: 1221 - 1226.