Il processo di pirolisi a spruzzo consiste nella deposizione di una pellicola sottile su una superficie riscaldata attraverso la spruzzatura di una soluzione precursore. In questa fase avviene una reazione chimica che porta alla formazione dei composti desiderati, rendendo questa tecnica particolarmente utile per la preparazione di pellicole e rivestimenti ceramici.
Meccanismi e applicazioni della pirolisi a spruzzo
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Questo metodo prevede la selezione dei reagenti chimici in modo da garantire che i prodotti indesiderati siano volatili alla temperatura di deposizione. La pirolisi è conosciuta fin dall’antichità per la sua capacità di trasformare il legno in carbone, processo che prevede il riscaldamento del materiale oltre la sua temperatura di decomposizione. Ad esempio, nell’antico Egitto, i prodotti della pirolisi del legno di cedro venivano utilizzati per la mummificazione.
La pirolisi a spruzzo ha visto una notevole evoluzione dal suo sviluppo nel 1966, quando veniva utilizzata per la crescita di semplici film sottili per celle solari. Negli anni ’90 e 2000, l’interesse per questa tecnica è aumentato, portando a progressi significativi grazie alla diversificazione delle soluzioni precursori e alla capacità di controllare la composizione e la morfologia dei materiali depositati.
Struttura e parametri del processo
La pirolisi a spruzzo impiega attrezzature come atomizzatori, riscaldatori e regolatori di temperatura per generare un aerosol che viene applicato al substrato. La soluzione precursore, atomizzata in una nebbia fine, viene quindi spruzzata in una camera di reazione riscaldata, dove il solvente evapora e avvengono le reazioni chimiche necessarie. Ogni goccia funziona come un microreattore, subendo cambiamenti fisici e chimici significativi.
Tra i fattori principali da considerare vi sono la temperatura di deposizione e la dimensione delle gocce, poiché entrambi influenzano la morfologia finale e lo spessore del film. La rugosità della superficie può essere controllata variando la temperatura del substrato durante il processo di deposizione.
I precursori scelti per la pirolisi a spruzzo sono vari e devono corrispondere alle specifiche del prodotto finale desiderato. Tipicamente, si utilizzano sali metallici oppure composti organometallici, che, attraverso il riscaldamento, si decompongono per generare il materiale di interesse.
Questa tecnica si dimostra utile in molteplici settori, dalla produzione di nanomateriali e semiconduttori alla fabbricazione di film sottili per applicazioni optoelettroniche, come schermi di visualizzazione e celle solari. Inoltre, viene impiegata nella creazione di rivestimenti ceramici in grado di proteggere substrati metallici dalla corrosione. I film di biossido di titanio, per esempio, possono anche migliorare la trasmissione della luce in vari dispositivi.
