超临界二氧化碳
超临界流体的本质特征
超临界流体 (Supercritical fluid, SCF) 是一种物质的流体、相的状态。所有的物质都有其固、液、气三相。在液、气共存的温度、压力延长线上会有一个临界点，当此物质的温度、压力超过此一临界点时，此时这个物质会形成一种非气、非液的均匀的流体相，就称为超临界相，或叫作超临界流体(如下图)。其物理性质介于液相与气相间(如下表)，同时具有类似液体的流动性、密度和溶解度，质传效果比气体高许多；而且又兼具有类似气体的可压缩性、高扩散性、低黏度和分子运动速度，可增加分子碰撞机率，加快系统中的反应速率。又因为其几乎无表面张力，因此很容易渗入多孔性组织中，以CO2为例，CO2在气体状态下不具萃取能力，但当进入超临界CO2状态后，对有机性物质的亲和力大幅上升，因而具备溶解有机物的能力，且因其密度接近液体所以具有很好的溶媒特性，使得超临界CO2容易进入原物料中，并可溶解、携带更多的物质成分并将溶质带出，具有极佳的清洁及萃取效果。再加上可控制系统的温度、压力就可以改变超临界CO2的理化性质，进而控制其对于溶解目标的选择性，为一优良的溶剂。
超临界CO2技术平台于生医材料应用
超临界CO2是一种受欢迎的、安全有效率的、绿色环保的溶剂，安全、不燃、价格便宜，而且容易取得，算是最常用的超临界流体。 CO2的临界压力为72.9atm，临界温度只有接近室温的31.3℃，超过此条件下的CO2即可达到超临界相。而且在接近临界点时，小辐度调整压力或温度即可导致密度发生很大变化，使得超临界CO2的许多特性因此可以被控制或调整，其可控制的选择性，高效率的萃取、快速即时的分离速度，完全无残留疑虑，非常适合作为萃取溶剂，取代有毒有机溶剂，更适合多元化的应用。亚果生医率先以此技术应用在动物组织材料的萃取，在接近常温的条件下，配合温度、压力改变CO2的理化特性，以无毒、无残留的CO2代替有机溶剂或有毒药剂作为溶剂，对医材原料加以进行清洁、萃取与灭菌的动作。以此ScCO2制程方法进行生物组织清洗与萃取，特点是可在单一步骤完成萃取、清洁、分离、减菌等多种效果，可保持组织的生物活性，减少生产制作程序破坏材料的原有优良特性，还能帮助将其它制程所残留的药剂加以去除干净。二氧化碳的相图(Phase diagram of carbon dioxide)
气、液、超临界三相特性比较(Comparison of phase properties)
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Property of State |
Gas |
Supercritical |
Liquid |
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Density, ρ(g/cm3) |
10-3 |
0.3 |
1 |
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Diffusivity, D (cm2/s) |
10-1 |
10-3 |
5×10-6 |
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Viscosity, η(g/cm•s) |
10-4 |
10-4 |
10-2 |