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行業(yè)應(yīng)用發(fā)展
超臨界流體技術(shù)的發(fā)展可追溯到十九世紀(jì)：
- 1822年，Cagniard 首次報(bào)道物質(zhì)的臨界現(xiàn)象；
- 1850年，英國(guó)女王學(xué)院的Thomas Andrews博士首先對(duì)二氧化碳的超臨界現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并在1869年的英國(guó)皇家學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了超臨界實(shí)驗(yàn)裝置和超臨界現(xiàn)象觀察的論文，當(dāng)時(shí)報(bào)道的二氧化碳的臨界溫度和臨界壓力分別是30.92℃和73.0atm，和現(xiàn)在的公認(rèn)值（31.04℃和72.85atm）非常接近；
- 1879年，Hanny和Hogarth在研究超臨界乙醇溶解碘化鉀的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)超臨界流體對(duì)另一種物質(zhì)具有極強(qiáng)的溶解性，為超臨界流體的應(yīng)用提供了依據(jù)；
- 但之后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這方面的研究進(jìn)展緩慢。一直到了1955年，Todd和Elgin首次指出了將超臨界流體技術(shù)對(duì)類似于固體的不揮發(fā)性物質(zhì)的溶解特性，用于分離過(guò)程的可行性；
- 進(jìn)入六十年代，以原聯(lián)邦德國(guó)為中心的研究工作迅速展開；
- 1970年，Zosel采用SC-CO2萃取技術(shù)從咖啡豆提取咖啡因，從此超臨界流體的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段；不久，德國(guó)的HAG公司利用超臨界流體技術(shù)建立了第一個(gè)從咖啡豆中脫出咖啡因的工廠，超臨界流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化；同時(shí)在美國(guó)和英國(guó)，就利用超臨界流體萃取對(duì)煤和石油的處理進(jìn)行了大量研究；
- 70年代末，超臨界流體技術(shù)在生物制藥、保健品、食品工業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，其中從啤酒花中提取酒花精已經(jīng)形成了生產(chǎn)規(guī)模；
- 1992年，Desimone 首先報(bào)道了SC-CO2為溶劑的超臨界聚合反應(yīng)，得到分子量達(dá)27萬(wàn)的聚合物,開創(chuàng)了超臨界CO2高分子合成的先河。?
超臨界流體技術(shù)自20世紀(jì)70年代起逐步成熟，目前已成為國(guó)際科研與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的核心技術(shù)之一，可滿足制藥、食品、材料科學(xué)等領(lǐng)域的復(fù)雜需求。
- ?典型應(yīng)用領(lǐng)域與科研進(jìn)展
- 生物醫(yī)藥：哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院與麻省理工學(xué)院（MIT）合作，利用超臨界CO?萃取技術(shù)開發(fā)新型藥物遞送系統(tǒng)，顯著提高抗癌藥物包封率（達(dá)95%以上），相關(guān)成果發(fā)表于《Nature Biomedical Engineering》。
- 環(huán)境工程：德國(guó)弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）將SFE用于土壤重金屬污染修復(fù)，萃取效率較傳統(tǒng)方法提升40%，已在歐盟環(huán)保項(xiàng)目中規(guī)?；瘧?yīng)用。
- 食品科學(xué)：荷蘭瓦赫寧根大學(xué)（WUR）通過(guò)超臨界萃取技術(shù)提取功能性食品成分（如Omega-3脂肪酸），其純度可達(dá)99.5%，相關(guān)技術(shù)獲歐盟“綠色創(chuàng)新獎(jiǎng)”。
- 材料科學(xué)：美國(guó)斯坦福大學(xué)利用超臨界流體輔助合成多孔金屬有機(jī)框架（MOFs），材料比表面積提升至3000 m2/g以上，應(yīng)用于氫能源存儲(chǔ)領(lǐng)域。
- 未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
- 智能化與集成化：國(guó)際廠商正推動(dòng)設(shè)備與AI算法的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化，如美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的SFE-AI系統(tǒng)，可將實(shí)驗(yàn)周期縮短70%。
- 綠色化與低碳化：歐盟“Horizon 2030”計(jì)劃要求工業(yè)萃取工藝碳排放降低30%，超臨界技術(shù)因無(wú)需有機(jī)溶劑，成為替代傳統(tǒng)方法的首選。
- 多學(xué)科交叉應(yīng)用：超臨界流體在納米醫(yī)藥、組織工程等新興領(lǐng)域的應(yīng)用快速增長(zhǎng)，例如瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）將其用于干細(xì)胞培養(yǎng)基的活性成分提取。
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