Sol-gel

Le processus sol-gel du est une technique par voie humide (dépôt chimique de solution de ) pour la fabrication des matériaux (typiquement un oxyde de métal ) à partir d'une solution chimique qui réagit pour produire les particules colloïdales (solénoïde de ). Les précurseurs typiques sont des alcoxides en métal et des chlorures en métal, qui subissent l'hydrolyse et les réactions de la polycondensation pour former un colloïde , un système composé de particules pleines (taille s'étendant de 1 nanomètre à 1 μm) dispersées dans un dissolvant. Le solénoïde évolue alors vers la formation d'un réseau inorganique contenant une phase liquide (gel de ). La formation d'un oxyde de métal implique de relier les centres en métal ponts à d'oxo (MAMAN) ou du hydroxo (M-OH-M), donc à se produire métal-oxo ou à polymères de métal-hydroxo en solution. Le séchant le processus de sert à enlever la phase liquide du gel formant de ce fait un matériel poreux, puis un traitement thermique (mise à feu de ) peut être exécuté afin de favoriser davantage de polycondensation et augmenter les propriétés mécaniques.

Le solénoïde de précurseur peut être l'un ou l'autre déposé sur un substrat pour former un film (par exemple par le plonger-enduit ou le tourner-enduit), fonte dans un récipient approprié avec la forme désirée (par exemple pour obtenir une céramique monolithique, verres, fibres, membranes, Aerogels , ou utilisé pour synthétiser poudres (par exemple microsphères, nanospheres). L'approche sol-gel est intéressante parce qu'elle est une bon marché et la technique à basse température qui permet pour la commande fine sur la composition chimique du produit, en tant que même petites quantités de dopants, tels que les colorants organiques et les métaux de terre rare, peut être présentée dans le solénoïde et finir vers le haut dans les produits finis finement dispersés. Elle peut être employée dans des processus de fabrication de la céramique , comme matériel du moulage de précision , ou afin de produire très les couches minces des oxydes en métal pour différents buts. Les matériaux dérivés sol-gel ont des applications diverses dans les systemes optique, l'électronique, l'énergie, l'espace, (les bio) sondes, médecine (par exemple dégagement commandé de drogue) et technologie de séparation (par exemple chromatographie).

L'intérêt pour le traitement sol-gel peut être tracé en arrière dans le mid-1880s avec l'observation que l'hydrolyse de l'orthosilicate tétraéthylique (TEOS) dans des conditions acides a menée à la formation de SiO₂ sous forme de fibres et de monolithes. La recherche sol-gel a devenu soit si importante que dans les années 90 plus de 50.000 documents aient été édités dans le monde entier sur le processus.

Applications

Les scientifiques l'ont employé pour produire les matériaux les plus légers et une partie du monde de sa céramique plus dure du .

Les demandes de produits gel-dérivés par solénoïde sont nombreuses. Un des plus grands domaines d'application est les couches minces qui peuvent être produites sur un morceau de substrat par le Tourner-enduit ou le Plonger-enduit . D'autres méthodes incluent la pulvérisation, l'électrophorèse , l'impression ou l'enduit du jet d'encre de pain de . Les enduits optiques protecteurs et les enduits décoratifs, et les composants électrooptiques peuvent être appliqués au verre, au métal et à d'autres types de substrats avec ces méthodes.

Mouler dans un moule, et avec davantage de séchage et traitement thermique, on peut former des articles en céramique ou en verre denses avec les propriétés originales qui ne peuvent pas n'être créées par aucune autre méthode. Des éléments optiques du macroscopique et les composants optiques actifs aussi bien que les objectifs chauds des miroirs de froid de des miroirs de vastes zones et les séparateurs de faisceau tout avec la géométrie optimale peuvent être faits rapidement et à bas pris par l'intermédiaire de l'itinéraire sol-gel.

Avec la viscosité d'un solénoïde ajusté dans une gamme appropriée, on peut dessiner le les fibres en céramique réfractaires optiques de et qui sont employées pour les sondes optiques et l'isolation thermique de fibre de , respectivement.

Des poudres en céramique Ultra-fine et uniformes peuvent être constituées par la précipitation. Ces poudres de compositions single-- et à plusieurs éléments peuvent être faites dans la dimension particulaire de submicrometre pour des applications biomédicales dentaires et du . Des poudres composées ont été brevetées pour l'usage comme Agrochemicals et les herbicides saupoudrent également les abrasifs , utilisés dans une série d'opérations de finissage, sont faits using un type sol-gel processus.

Une des applications plus importantes du traitement sol-gel est d'effectuer la synthèse du zéolite . D'autres éléments (métaux, oxydes métalliques) peuvent être facilement incorporés aux produits finis et au solénoïde de silicalite formés par cette méthode est très stable.

D'autres produits fabriqués avec ce processus incluent les diverses membranes en céramique pour la microfiltration , l'ultra-filtration , le Nanofiltration , le Pervaporation et l'osmose d'inversion . Si le liquide dans un gel humide est enlevé dans une condition supercritique du , fortement un poreux et extrêmement - le matériel de faible densité appelé l'Aerogel est obtenu. Séchage du gel au moyen de traitements de basse température (25-100 C), il est possible d'obtenir les matrices pleines poreuses appelées le Xerogels

Enfin de la note historique, un processus sol-gel a été développé dans les années 50 pour la production des poudres radioactives du du UO₂ et du ThO₂ pour les carburants nucléaires sans génération de grandes quantités de la poussière.

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