Sinteza în fază gazoasă cu condensare de vapori sau metoda de evaporare și condensare ( în engleză gaz -phase synthesis with vapor condensation or evaporation-condensation method ) este o metodă de obținere a nanopulberilor de metale , aliaje sau compuși prin condensarea vaporilor acestora la o temperatură controlată într-o atmosferă de gaz inert de joasă presiune .
Spre deosebire de evaporarea în vid , atomii unei substanțe evaporate într-o atmosferă inertă rarefiată pierd energia cinetică mai repede din cauza ciocnirilor cu atomii de gaz și formează clustere . Metalul se evaporă din creuzet sau este introdus în zona de încălzire și evaporare sub formă de sârmă, pulbere metalică injectată sau într-un jet de lichid. Se folosește și pulverizarea metalelor cu un fascicul de ioni de argon . Energia este furnizată prin încălzire directă, trecerea unui curent electric printr-un fir, o descărcare de arc electric într-o plasmă , încălzire prin inducție cu curenți de înaltă și ultraînaltă frecvență , radiație laser și încălzire cu fascicul de electroni .
Condensarea unui amestec gaz-vapori cu temperaturi de până la 5000–10000 K poate apărea atunci când intră într-o cameră cu o secțiune transversală mare și volum umplut cu gaz inert rece; în acest caz, răcirea are loc datorită expansiunii amestecului de gaze și datorită contactului cu o atmosferă inertă rece. Există instalații în care două jeturi intră coaxial în camera de condensare: amestecul vapori-gaz este furnizat de-a lungul axei, iar un jet inelar de gaz inert rece intră de-a lungul periferiei sale. Ca rezultat al amestecării turbulente , temperatura vaporilor de metal scade, suprasaturația crește și are loc o condensare rapidă.
Condiții favorabile pentru condensarea vaporilor metalici sunt create în timpul expansiunii adiabatice în duza Laval , când se creează un gradient de temperatură ridicat ca urmare a expansiunii rapide, iar condensarea vaporilor are loc aproape instantaneu.
O sarcină independentă este de a colecta nanopulberea obținută prin condensare, deoarece particulele sale sunt atât de mici încât sunt în mișcare browniană constantă și rămân suspendate în gazul în mișcare, fără a se depune sub acțiunea gravitației. Pentru colectarea pulberilor rezultate se folosesc filtre speciale și sedimentare centrifugă; în unele cazuri, se folosește captarea filmului lichid.
Principalele regularități ale formării nanoparticulelor prin evaporare și condensare sunt următoarele:
În aceleași condiții de evaporare și condensare, metalele cu un punct de topire mai mare formează particule mai mici. Prin ajustarea compoziției fazei gazoase care conține, pe lângă gazul inert, două sau mai multe elemente, este posibilă creșterea particulelor mici de compuși de forme diferite cu grade diferite de cristalinitate.