Co je iontový gel?

Iontový gel je typ polotuhé sloučeniny, která si zachovává elektrický náboj vložením iontové kapaliny do polymeru během fáze sušení. Je to forma sol gelu nebo xero gelu, které jsou částečně kapalné, částečně pevné matrice sloučenin s jedinečnými vlastnostmi ve vědě o materiálech. Tyto materiály jsou považovány za potenciální mechanismy ukládání energie pro palivové články, pro konstrukci elektronických součástek v nanorozměrech, jako jsou tranzistory, jejichž šířka je miliardtiny metru, a další. Takové materiály nabízejí jedinečnou výhodu v mikroskopickém měřítku, že mají porézní povrchovou plochu, která je značně větší než jejich celková hmotnost, což z nich činí ideální kandidáty, s nimiž se mohou vázat těkavé nebo elektricky nabité prvky.

Výroba iontového gelu se provádí zdokonalením výrobního procesu sol gelu. Blokový kopolymer, který je kombinací různých plastových monomerních sloučenin s jedinečnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, je podroben procesu hydrolýzy-kondenzace s iontově vodivou kapalinou. Koloidní částice ve směsi zabraňují úplnému ztuhnutí a místo toho nabývá gelové formy. Tím je praktičtější přístup k náboji iontových nebo jiných zabudovaných sloučenin a materiál může sloužit jako elektrolyt v nepřítomnosti vody. Elastické vlastnosti pevné látky ve formě plastů blokových kopolymerů a vlastnosti elektricky vodivé iontové kapaliny jsou sloučeny do jedné sloučeniny.

Materiálové využití iontové gelové polymerní matrice je různorodé. Materiál je možné přetvořit, dobít, ale přesto je stabilní za různých fyzikálních nebo chemických stresových podmínek. Iontový gel může fungovat při teplotě až 482 ° Fahrenheita (250 ° C) a zůstat stabilní při teplotách až 662 ° Fahrenheita (350 ° C) bez degradace. Tyto gely mohou být také vyrobeny z rozmanitosti prekurzorových polymerních sloučenin, i když se obvykle používají silanové sloučeniny běžně používané při výrobě sol gelů, jako je alkoxysilan a halogenenosilan. Iontová kapalina může být také založena na vodě označované jako aqua gel, alkohol jako alco gel nebo jiných chemikálií, jako je karboxylová kyselina.

Aero gely jsou dalším odvětvím výzkumu ve studiu sloučenin iontového gelu. Jsou také založeny na procesu výroby sol gelu a mají konečný produkt, který obsahuje uzavřený iontový plyn, jako je vodík používaný pro palivové články. Mezi běžné formy aero gelu, které jsou známé spotřebitelům a průmyslu, patří pěny, jako je polystyren a uretanová pěna, polstrovaná v nábytku.

Mezi aplikace sloučenin iontového gelu od roku 2011 v různých formách kapalných, plynných a polotuhých složek patří luminiscenční solární koncentrátory; jako dielektrické materiály pro nízkonapěťové, vysoce výkonné tranzistory; a v mnoha pokročilých aplikacích skladování energie. Aero gelové typy iontových gelů mají tu výhodu, že jsou zhruba 95% plynu a přesto nabývají pevné formy, což jim dává označení nejlehčí pevné látky na světě. Jsou zkoumány jako adsorbéry energie, senzory a silné katalytické sloučeniny.