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síntese de materiais via transição coloidal sol para rede gel Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Processo Sol-gel ou pectização refere-se a qualquer rota de síntese de materiais onde num determinado momento ocorre uma transição do sistema sol para um sistema gel.[1] É uma técnica amplamente utilizada síntese de materiais para obtenção de materiais inorgânicos ou híbridos orgânico-inorgânicos. As reações de hidrólise e condensação do precursor permitem a formação de partículas de tamanho coloidal (sol) e posterior formação da rede tridimensional (gel)[2]
São utilizados principalmente para a fabricação de materiais (geralmente óxidos de metal). A solução coloidal (sol) funciona como o precursor para uma rede integrada (gel) de partículas discretas ou de polímeros de rede. Precursores típicos são alcóxidos de metais e sais de metais (tais como cloretos, nitratos e acetatos), que são submetidas a várias formas de reações de hidrólise e de policondensação.[3]
As grandes vantagens deste processo são seu custo reduzido em relação a processos convencionais (no caso de matrizes vítreas) e possibilidade de produção de novos materiais como [4]:
Sol é uma dispersão de partículas coloidais (dimensão entre 1 e 100 nm) estável em um fluido, enquanto gel é um sistema formado pela estrutura rígida de partículas coloidais (gel coloidal) ou de cadeias poliméricas (gel polimérico) que imobiliza a fase líquida nos seus interstícios.[1]
O processo de sol-gel pode ser classificado dependendo da natureza do precursor inorgânico utilizado:
A reação de polimerização sol-gel pode ser dividida em duas etapas básicas:
O processo de sol-gel pode ser usado para produzir materiais sensores facilmente analisáveis. São de fácil fabricação, possuem projeto de síntese flexível e suas enzimas ocluídas na matriz de sol-gel mantem sua respectiva atividade catalítica.[1]
O processo sol-gel permite a fabricação de filmes finos de óxidos de metais de transição sobre diferentes tipos de substratos e facilitam o estudo de propriedades eletroquímicas e suas potencialidades de aplicação. Óxidos de zircônio e titânio tem sido muito estudados. Eletrodos de grandes dimensões podem ser fabricados usando-se a técnica de “dip-coating”, como por exemplo na produção de janelas eletrocrômicas.[5]
Materiais híbridos oferecem a oportunidade de combinar de forma sinérgica as propriedades físico-químicas inerentes de seus constituintes e permitem obter novas propriedades resultantes da combinação de seus componentes, devido ao tamanho reduzido dos domínios que os compõem.[3]
Esse nível altamente reduzido de dispersão é obtido pela formação de uma rede polimérica inorgânica por reações de gelificação a baixas temperaturas para transição de líquidos em sólidos. Os reagentes precursores desses componentes orgânico-inorgânico são geralmente alcóxidos de silício ou de metais como alumínio, titânio ou zircônio inicialmente dissolvidos em um líquido. No decorrer do processo, as reações de gelificação levam à formação de um estado sol, que se caracteriza por apresentar oligômeros que formarão cadeias de dimensões coloidais e partículas primárias dispersas. A evolução desse processo forma o estado gel que apresenta conectividade entre as unidades de dimensões coloidais, formando uma rede tridimensional, entrelaçada macroscopicamente observável.
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