¿Qué es un gel de iones?
Un gel de iones es un tipo de compuesto semisólido que retiene una carga eléctrica a través de la inclusión de un líquido iónico en un polímero durante una fase de secado. Es una forma de sol gel o xero gel que son matrices de compuestos parcialmente líquidos y parcialmente sólidos con propiedades únicas en la ciencia de los materiales. Estos materiales son vistos como posibles mecanismos de almacenamiento de energía para las celdas de combustible, para la construcción de componentes electrónicos a nanoescala como transistores de mil millonésimas de metro de ancho y más. Dichos materiales ofrecen la ventaja única a escala microscópica de tener un área de superficie porosa que es mucho más grande que su masa total, lo que los hace candidatos ideales para unir elementos volátiles o cargados eléctricamente.
La producción de un gel iónico se realiza mediante un refinamiento del proceso de fabricación de sol gel. Un copolímero en bloque, que es una combinación de diferentes compuestos de monómeros plásticos con características físicas y químicas únicas, se somete a un proceso de hidrólisis-condensación con un líquido conductor iónico. Las partículas coloides en la mezcla evitan que se solidifique por completo y, en cambio, adquiere una forma de gel. Esto hace que el acceso a la carga de los compuestos iónicos u otros compuestos integrados sea más práctico y el material puede servir como un electrolito en ausencia de agua. Las propiedades elásticas de un sólido en forma de plásticos de copolímero de bloque, y las propiedades de un líquido iónico conductor de electricidad se fusionan en un compuesto.
Los usos de la ciencia de los materiales de una matriz de polímero de gel de iones son diversos. El material es capaz de ser reformado, recargado, pero aún así es estable bajo varias condiciones de estrés físico o químico. Un gel de iones puede funcionar a una temperatura de hasta 482 ° Fahrenheit (250 ° Celsius) y permanecer estable a temperaturas de hasta 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius) sin degradarse. Dichos geles también pueden fabricarse a partir de una diversidad de compuestos precursores similares a polímeros, aunque generalmente se usan compuestos de silano comúnmente usados en la fabricación de geles de sol tales como alcoxisilano y halogenosilano. El líquido iónico también puede basarse en agua denominada gel acuoso, alcohol como gel alco u otros productos químicos como el ácido carboxílico.
Los geles aerodinámicos son otra rama de investigación en el estudio de compuestos de gel de iones. También se basan en el proceso de fabricación de sol gel y tienen un producto final que incluye un gas iónico encerrado como el hidrógeno utilizado para las celdas de combustible. Las formas comunes de aerogel familiares para los consumidores y la industria incluyen espumas como espuma de poliestireno y espuma de uretano en los muebles.
Entre las aplicaciones de los compuestos de gel de iones a partir de 2011 en sus diversas formas de componentes líquidos, gaseosos y semisólidos se encuentran los concentradores solares luminiscentes; como materiales dieléctricos para transistores de alto voltaje y bajo voltaje; y en una diversidad de aplicaciones avanzadas de almacenamiento de energía. Los geles de iones Aero Gel tienen la ventaja de ser aproximadamente 95% de gas y, sin embargo, toman una forma sólida, lo que les otorga la etiqueta del sólido más ligero del mundo. Se están investigando como adsorbedores de energía, sensores y compuestos catalíticos fuertes.