Sol gel (riassunto)

LAB CARATTERIZZAZIONE MATERIALI

Metodo Sol-gel - metodo bottom-up (no top-down)

1. • precursori molecolari in soluzione omogenea
   • metalorganici (precursori con metalli disciolti in solvente organico)
   • composti inorganici (precursori con sali metallici in soluzione acquosa)
   • formazione sol
   • SOL: dispersione colloidale di un solido (particelle con diametro di 1-100nm) in un liquido
   • tissotropico se solido si dipende dalla velocità di deformazione
   • alta area superficiale
   • sistema termodinamicamente stabile (interazione repulsiva stabile con temperatura)
   • può essere preparato come spessore di particelle che si aggregano in fase umida
   • per aggiunta di sale nei sistemi in sospensione per azione meccanica soluzioni per dare sospensioni colloidali
   • GEL
   • aging (invecchiamento), l'acidità e la condensazione
   • reticolo rigido in fase solida ambiente - intrappolato in una matrice polimerica a conduzione
   • viscosità aumenta autonomamente fino a →
   • assenza punte del reticolo elastico (modulo di Young modellabile)
   • soluzione 3D interconnessa
   • dopo (dimensione rigide e liquide)
   • drying →
   • xeroGEL: eliminazione della fase liquida (solvente)
   • sotto-metro porosa
   • diminuzione del volume
   • denserificazione: diffusione allo stato solido e densificazione
   • ridurzione delle porosità
2. Idrolisi: eliminazione parte organica
3. Condensazione: transizione da unità molecolari discreti a un solido 3D
• meccanismo similare
• reazione predominante dipende dalle concentrazioni dei reagenti e dall'ambiente
• cinetica controllata dalla natura dei precursori e delle condizioni di reazione

1. Idrolisi

M(OR)_n + H₂O → M(OR)_n-1(OH) + ROH

• 3 step: attacco nucleofilo dell'acqua e intermedio al penta-coordinato
• allontanamento di un protone
• termicolazione miglior gruppo uscente (alcali)

catalisi: con acione fluoruro

2. Condensazione reazione Sol-Z

• alcotariolisi
• ossidazione
• gabezione
• intermediate posizione

catalisi:

• acida → catena lineare, poco ramificato
• basica → catena ramificate alz lipid regolante morfologia
• controllo della morfologia

Cinetico: velocità massimo in acque e precursore in rapporto stechiometrico.Solvente usato per rendere miscibile acqua e precursore

LAB CARATTERIZZAZIONE MATERIALI

Metodo Sol-gel - metodo bottom-up (no top-down)

1. precursori molecolari in soluzione omogenea (formulato stechiometrico)

   • metalalcolati (precursori con metalli disciolti in solvente organico)
   • composti organici (precursori con set metallici in soluzione acquosa)

   formazione di reticoli incrociati

Sol: dispersione colloidale di un solido (particelle con diametro di 1-100nm) in un liquido

• lissotropico si solidi si dipende dalla velocità di deformazione alta area superficiale
• stabile dimensionalmente
• stabile cinematicamente (interazione repulsiva tra colloide stesso)

• può essere preparato come sospensione di particelle solide per aggiunta di un agente con reazione con la soluzione per dare un sol comodo
• agisce (mimetizzamento) su radicali e condensazione

Gel: esposizione di alcali o al ambiente - intrappolato in una matrice polimerica al colloide

• viscosità aumenta autonomamente fino al sol
• passaggio quindi ad una fase elastica (modulo di Young molto basso) solido 3D interconnesso
• solido (dimagnetismo pari stabile e liquido)

Drying

Xerogel: eliminazione della fase liquida (solvente)

• si crea micro poros
• diminuzione del volume

densificazione - diffusione allo stato solido e desificazione riduzione delle porosità

Agisce:

1. Idrolisi: eliminazione parte organica

2. Condensazione: transizione da moti molecolari discreti a un solido 3D

• meccanismo semplice
• reazione predominante dipende dalle concentrazioni delle reagenti e dall’ambiente
• cinetica controllata dalla natura dei precursori e dalle condizioni di reazione

1. Idrolisi

M(OR)_n + H₂O → M(OR)_n-1(OH) + ROH

3 step: attacco nucleofilo dell’acqua - intermedio di penta-coordinato sost - allontanamento di un protone - el trivializzazione miglior gruppo uscente calcola base

catalisi: con acido fluoro

2. Condensazione reazione sost

• alcolazione
• oxidonio
• alalzione → intermedio positivo
• catalisi: acido − catena lineare, poco ramificata
• basica - catena ramificata al tipo - progettata e morfologia controlla

Cinetica: stabilità materiali in acqua e precursore in rapporto stechiometrico.

• Solvente usato per rendere miscibile acqua e precursore

Invecchiamento - per favorire la reazione di condensazione

Sinteresi + peli condensazione

Contrazione + espulsione di H₂O da pori

Gibbs-Thomson

µ = µ₀ + 2δ/V_m - atomo meno legato a causa della curvatura

µ = µ₀ + RT ln (C_m/C_∞)

Ostwald-Freundlich

Sensibilità: S = S₀ exp(2δ/V_m / RT r) - particelle piccole hanno alta densità

Younga Laplace

∆P = 2δ/r - più grande pressione piccola, più piccola pressione grande

Drying: eliminazione acqua e solvente - passaggio a aerogel

• 1. acqua evapora e il gel si contrae
• 2. il fronte del gel entra nel materiale

U₁ tensioni capillari possono creare stress

Risorse:

• - pori grandi o tutti uguali
• - evitare piccoli superfici
• - abbassare la tensione superficiale
• - rinforzare il materiale
• - congelamento del solvente e sublimazione

Firing: materiale sottoposto a calore amorfo a sol-gel

• - include poro
• - cristallino
• - sinteraggio: aumento dimensioni dei grani

Deposizione film solari

• → Spinning: erogazione di precursori su una superficie in rapida rotazione
• → Spray in jet: particelle ne contengono un adroscre o attrazione vicino superficie
• → Dipping: Substrato immerso in una soluzione di precursori, si lascia sedimentare ed è estratto a velocità costante

per ottenere un film continuo e omogeneo e richiede una pellicola bagnomare e non turbolento

Stagnation point

h_1/6 , h_0,34 = (m . V) t^2/3

Landau-Levith

→ presenza forza di gravità (F_g oppone)

presenza forza sincrona (tiene il liquido adosato)

Durante l’estrazione veloce il materiale è sottoposto a molto stress, gelazione e drying insieme soli substrarci - ha alte bisogno film liquori

struttura perché il materiale è attirato al subrato

Film maggiore per altezze maggiori sopra un’altezza critica, il film é cracker fissura da stress

Per evitare le cricche: il materiale altre spessore - tenacizzare il materiale