Kaasufaasisynteesi höyrykondensaatiolla tai haihdutus- ja kondensaatiomenetelmä ( englanniksi gas-phase synthesis with vapor condensation tai evaporation-condensation method ) on menetelmä metallien , metalliseosten tai yhdisteiden nanojauheiden saamiseksi kondensoimalla niiden höyryt kontrolloidussa lämpötilassa ilmakehässä matalapaineisesta inertistä kaasusta .
Päinvastoin kuin tyhjiössä haihdutettuna, harvinaisen inertissä ilmakehässä haihdutetun aineen atomit menettävät kineettistä energiaa nopeammin törmäysten seurauksena kaasuatomien kanssa ja muodostavat klustereita . Metalli haihtuu upokkaasta tai johdetaan kuumennus- ja haihdutusvyöhykkeeseen langan, ruiskutetun metallijauheen tai nestesuihkun muodossa. Käytetään myös metallisputterointia argon -ionisuihkulla . Energiaa tuotetaan suoralla lämmityksellä, sähkövirran johtamisella langan läpi, sähkökaaripurkauksella plasmassa , induktiokuumennuksella korkea- ja ultrakorkeataajuisilla virroilla , lasersäteilyllä ja elektronisuihkulämmityksellä .
Kaasu-höyryseoksen tiivistymistä, jonka lämpötila on jopa 5000–10000 K, voi tapahtua, kun se tulee kammioon, jolla on suuri poikkileikkaus ja tilavuus, joka on täytetty kylmällä inertillä kaasulla; tässä tapauksessa jäähtyminen johtuu kaasuseoksen laajenemisesta ja johtuen kosketuksesta kylmään inerttiin ilmakehään. On asennuksia, joissa kaksi suihkua tulee koaksiaalisesti kondensaatiokammioon: höyry-kaasuseos syötetään pitkin akselia ja rengasmainen kylmä inerttikaasusuihku tulee sen kehää pitkin. Turbulentin sekoittumisen seurauksena metallihöyryn lämpötila laskee, ylikyllästyminen lisääntyy ja tapahtuu nopeaa kondensaatiota.
Laval-suuttimessa syntyy suotuisat olosuhteet metallihöyryjen kondensoitumiselle adiabaattisen laajenemisen aikana , kun nopean laajenemisen seurauksena syntyy korkea lämpötilagradientti ja höyryn kondensoituminen tapahtuu lähes välittömästi.
Itsenäinen tehtävä on kerätä kondensaatiolla saatu nanojauhe, koska sen hiukkaset ovat niin pieniä, että ne ovat jatkuvassa Brownin liikkeessä ja jäävät suspendoituneeksi liikkuvaan kaasuun, eivät laskeudu painovoiman vaikutuksesta. Saatujen jauheiden keräämiseen käytetään erityisiä suodattimia ja keskipakosedimentaatiota; joissakin tapauksissa käytetään nestekalvoloukkua.
Pääasialliset säännöllisyydet nanopartikkelien muodostumiselle haihtumisen ja kondensaation kautta ovat seuraavat:
Samoissa haihdutus- ja kondensaatio-olosuhteissa korkeamman sulamispisteen omaavat metallit muodostavat pienempiä hiukkasia. Säätämällä kaasufaasin koostumusta, joka sisältää inertin kaasun lisäksi kaksi tai useampia alkuaineita, voidaan kasvattaa pieniä hiukkasia erimuotoisista yhdisteistä, joilla on eri kiteisyysaste.