Solgelkemi

Sol-gel-kemi är en metod för att tillverka glas- eller keramikeliknande material genom hydrolys och kondensation av metallalkoxider i vätska. Grunden är att små molekyler i en lösning omvandlas till ett sammanhängande 3D-nätverk av metalloxider, oftast baserat på siliconoxid i silica-material.

Procesen består av hydrolys av metallalkoxider följt av kondenseringsreaktioner som bygger upp M–O–M-länkar och därigenom ett gel-nätverk. Reaktionernas hastighet och slutstruktur styrs av vattenmängd, pH, temperatur och valet av lösningsmedel. Vanliga förebudare är TEOS (tetraetylortosilikat) för silica och andra metallalkoxider som Ti(OEt)4 eller Al(OEt)3. Man kan även använda hybrider som organiserar organiska funktionella grupper i nätverket (ORMOSIL).

När gel bildats kan materialet torkas till xerogel eller, vid skonsam torkning, till aerogel. Xerogeler är tätare medan aerogeler är mycket porösa och mycket låga i vikt. Denna variation möjliggör anpassning av porositet, yta och mekaniska egenskaper.

Sol-gel-tekniken har bred användning inom glas och keramik, beläggningar och antireflexbehandlingar, katalysator- och sensorstöd, optiska skikt, biomedicinska material och energilagringskomponenter. Fördelarna inkluderar låga bearbetningstemperaturer, hög kemisk renhet och kontroll över mikrostruktur; utmaningar innefattar torkrelaterad krympning och skötsel av porösitet och homogenitet.