超细微粒材料由于有特殊的物理化学性质，在材料、化工、轻工、冶金、电子、医学、生物等领域有着重要的应用价值，并已经得到广泛应用，因此超细微粒材料的制备是当前研究的一个热点，是近十几年来国内外正在积极研究、开发的一项新技术；与传统的微粒形成方法如机械粉碎与研磨、溶液结晶、化学反应等相比，这种方法具有产品纯度高、几何形状均一、粒径分布窄、制造工艺简单、操作适中等许多优点，尤其对热敏感、结构不稳定和具有生物活性的物系的处理具有明显优势。

分类

超临界溶液快速膨胀技术

气体饱和溶液微粒形成技术

超临界流体抗溶剂技术

分类

在这方面研究最多、应用最广泛的技术大致分为三类：

(1)超临界溶液快速膨胀（Rapid Expansion of Supercritical Solutions,RESS）；

(2)超临界流体抗溶剂技术（Supercritical fluid Anti-Solvent,SAS）；

(3)气体饱和溶液微粒形成技术（Particles from Gas-Saturated Solutions or Suspensions,PGSS）。

超临界溶液快速膨胀技术

RESS主要是利用超临界流体的性质对温度和压力变化十分敏感这一特性，改变温度和压力可以显著的改变超临界流体的溶剂化能力。超临界流体在RESS过程中作为溶剂使用，其基本原理为：先将溶质溶解于一定温度和压力的超临界流体中，然后是超临界溶液在非常短的时间（10-15s）内通过一个特制的喷嘴（25-80μm）进行减压膨胀，并形成一个以音速传递的机械扰动。由于在很短的时间内溶液达到高度过饱和状态，过饱和度可达105-108，使溶质在瞬间形成大量的晶核，并在较短的时间内完成晶核的生长，从而生成大量微小的、粒度分布均匀的超细微粒。

RESS的显著特点是快速推进的机械扰动和快速降压所产生的极高过饱和度，机械扰动和降压使得微粒粒度均一、粒径分布较窄，极高的过饱和度使得微粒粒径很小。RESS过程使用的超临界流体在常态下通常为气体，因而所获得的产品中溶剂的残留极少，它的结晶过程仅通过改变体系的压力而实现，无需添加其他物质，避免了其他杂质对产品的污染；不涉及大量有机溶剂的使用，减少了废水排放和溶剂回收所需要的能耗；超临界流体一般只需再压缩即可循环使用，大大简化了工艺流程；可获得粒度分布狭窄的晶体并且易于调整[8-10]。影响微粒形态和尺寸的主要因素有：原料的性质和组成、操作温度、压力降、喷嘴大小等，其中RESS过程的喷嘴是决定流体膨胀特性，并最终决定产物形态和质量的关键部件。RESS操作容易，过程简单，是研究得较早的一项技术。但在RESS过程中，溶质在超临流体中要有一定的溶解度是制备微粒的必要条件，而这一点也限制了RESS的应用。因为在超临界流体（如CO2）中有理想的溶解度的物质是很少的。目前有人采用加入助溶剂的办法提高溶质在超临界流体中的溶解度，但产品中的溶剂残留也是一个问题。此外，采用RESS过程，超临界流体的消耗量比较大、成本高，这也是一个限制因素。

气体饱和溶液微粒形成技术

超临界流体（广义理解为气体）溶解入液体溶液中形成饱和溶液，溶有超临界流体的饱和溶液快速经过喷嘴，在短时间内减压，形成微粒，此即PGSS技术。根据通过喷嘴形成固体微粒的机理的不同（对应于不同的液体类型），PGSS分为两类：一类是因为过冷度—即熔融结晶形成大量固体微粒的PGSS过程(PGSS withsuper-Cooling，PGSS-C）；一类是具有喷雾干燥机理的PGSS过程（PGSS withspray-Drying，PGSS-D）。因此，前者对应超临界流体饱和的熔融的脂类、高分子物质；后者对应超临界流体或压缩气体饱和的水或者有机溶液。在机理上，PGSS-C过程是因为超临界流体的溶胀的饱和溶液快速经过喷嘴，脂类或高分子物质在喷嘴特别是在喷嘴出口达到过冷状态，使得熔融溶质在瞬间形成大量晶核，并在短时间内完成晶核的生长，从而最终形成大量均一的微粒；PGSS-D过程是当超临界流体或压缩气体的饱和溶液（对一般水溶液的溶胀程度不高，但加入有机溶液，溶胀程度也可以很高）快速经过喷嘴，产生雾化的过程，并用外加加热载体（如氮气或空气）将雾化液滴中液体快速蒸发，使雾化体系形成过饱和状态产生晶体，形成大量固体微粒。基于PGSS技术而发展起来的其它方法还包括：CAN-BD（Carbon dioxide Nebulization with aBubble-Dryer）、SAA（Supercritical-Assisted Atomization）、DELOS（Depressurization ofan Expanded Liquid Organic Solution）等，基本原理都与PGSS相同，只是操作方式上有所不同，这里不再累述。采用PGSS技术可以避免使用溶剂或少量使用有机溶剂，且超临界流体的消耗量相对RESS大大减少（相比于RESS技术，PGSS中CO2的消耗量小了大约103倍）。PGSS的过程简单而具有更加广泛的用途，多种物质（液滴、固体材料、液体溶液、悬浮液等）均能用PGSS处理。但PGSS过程影响因素比较复杂，具有超临界条件、多相变化、高速湍流和喷嘴微细结构等特点。其实验研究的过程规律和模型研究的参数影响还不是很清晰，并且影响微粒形态的因素很多而且相互牵制，对于不同体系表现不同的影响规律。

超临界流体抗溶剂技术

当溶液溶解了一定的气体之后，就会发生溶胀，这是最早的关于气体抗溶剂的描述，特别是当溶液被气体有效的溶胀之后，对溶质就不再具有良好的溶解能力，造成溶质成核析出。早在1954年Francis等人就对此有了清楚的定义。McHugh等人最早采用气体抗溶剂技术成功地减低了近临界点附近高聚物溶液中的高聚物浓度。Gallagher等人在1989年提出了超临界流体抗溶剂技术制备微粒。随后经过几十年的发展，以SAS技术为基础发展出来许多新过程，根据操作方式的不同，大致分为以下几种：

(1)SAS-R，超临界流体抗溶剂重结晶（Supercritical Anti-Solvent Recrystalization,SAS-R），有时也称为气体抗溶剂技术（Gas Anti-Solvent,GAS）；

(2)ASES，气凝胶溶剂萃取系统（Aerosol Solvent Extraction System,ASES）；

(3)SEDS，超临界流体增强溶液扩散技术（Solution Enhanced Dispersion bySupercritical fluids,SEDS）；