相分离

更新时间:2024-02-19 00:16

当温度、压强等外界条件变化时,多组元体系有时会分离成具有不同组分和结构的几个相,这就是相分离。如液相,当温度下降时,可能分成两种不相溶混的液相,或分成固相与液相。晶相也可能分离成结构十分不同的两相。

性质

在固相形成过程中,例如从熔体中冷却,高温的稳定态,在降温过程中可能是不稳态亚稳态,它们会分离成不同成分和结构的相。这时分相过程中有两种不同的机制,一种是成核晶核长大过程,另一种不经过成核。这两种分相过程差别很大,后一种不经过成核的相分离过程,称为拐点分解或旋节分解。

混溶体系相分离可以通过两种方式,形核长大和调幅分解。前一过程需要克服形核功,成分变化快,但发生局域小,表现为新相的渐渐长大;后者为自发过程,成分渐变,发生区域大。虽然二者最终的形貌无明显区别,但前期的动力学因素可能导致相分离的不同行为。近来发现的不混溶体系中壳-核结构的形成就说明了这一点。在无容器处理快速相分离条件下,该结构通常在临界点附近形成,形成过程中第二相Marangoni迁移的时间起着关键作用,而形核和调幅分解有可能决定迁移时间的不同。

应用

在胶料中由于橡胶的,即使所含各组分分散不均也不会出现相分离,只是由于橡胶柔性分子在小区域内的高活动性,使不相容二相分离而形成微观多相形态,只有加入适当溶剂后,由于橡胶分子活动性增大,黏度降低,两种橡胶才会自动分离而出现宏观相分离。

相分离在材料和化学领域也有应用。如在富硅氧化硅(SiOx, 1<x<2)薄膜中,在真空或惰性气氛中退火后会发生相分离,生成硅纳米晶和二氧化硅,表示为:SiOx → (1-x/2)Si + x/2 SiO2, 1<x<2。再如Cu30Mn70合金浸入HCl溶液加电压腐蚀,也会发生相分离,Mn元素会被溶解,得到多孔Cu材料。

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