Qu'est-ce qu'un gel ionique?
Un gel ionique est un type de composé semi-solide qui retient une charge électrique par l’incorporation d’un liquide ionique dans un polymère au cours d’une phase de séchage. Il s'agit d'une forme de sol gel ou de gel xéro qui sont des matrices de composés partiellement liquides, partiellement solides, dotées de propriétés uniques en science des matériaux. Ces matériaux sont considérés comme des mécanismes de stockage d'énergie potentiels pour les piles à combustible, pour la construction de composants électroniques à l'échelle nanométrique, tels que des transistors atteignant un milliardième de mètre de large, et plus. De tels matériaux offrent l’avantage unique, à l’échelle microscopique, d’avoir une surface poreuse beaucoup plus grande que leur masse totale, ce qui en fait des candidats idéaux pour lier des éléments volatils ou chargés électriquement.
La production d'un gel ionique se fait par un raffinement du processus de fabrication du sol gel. Un copolymère séquencé, qui associe différents composés de monomères plastiques dotés de caractéristiques physiques et chimiques uniques, est soumis à un processus d’hydrolyse-condensation avec un liquide à conduction ionique. Les particules colloïdales dans le mélange l'empêchent de se solidifier complètement et prennent plutôt une forme de gel. Cela facilite l'accès à la charge du composé ionique ou d'autres composés incorporés et le matériau peut servir d'électrolyte en l'absence d'eau. Les propriétés élastiques d'un solide sous forme de plastique copolymère à blocs et les propriétés d'un liquide ionique électriquement conducteur sont fusionnées en un seul composé.
La science des matériaux utilise une matrice polymère à gel ionique. Le matériau peut être remodelé, rechargé, mais reste stable dans diverses conditions de stress physiques ou chimiques. Un gel ionique peut fonctionner à une température maximale de 250 ° C (482 ° F) et rester stable à des températures pouvant atteindre 350 ° C (662 ° F) sans se dégrader. De tels gels peuvent également être fabriqués à partir d'une diversité de composés de type polymères précurseurs, bien que les composés de silane couramment utilisés dans la fabrication de sol gels tels que l'alkoxysilane et l'halogénosilane soient habituellement utilisés. Le liquide ionique peut également être à base d’eau appelée aqua gel, d’alcool comme alcool gel, ou d’autres produits chimiques tels que l’acide carboxylique.
Les gels aérodynamiques constituent un autre domaine de recherche dans l'étude des composés de gel ionique. Ils sont également basés sur le processus de fabrication de sol gel et ont un produit final qui comprend un gaz ionique enrobé tel que l’hydrogène utilisé pour les piles à combustible. Les mousses telles que le polystyrène expansé et le rembourrage en mousse d’uréthane dans les meubles sont des formes courantes d’aero gel connues des consommateurs et de l’industrie.
Parmi les applications des composés de gel ionique à partir de 2011 sous leurs différentes formes, composants liquides, gazeux et semi-solides, on citera les concentrateurs solaires luminescents; en tant que matériaux diélectriques pour les transistors hautes performances à basse tension; et dans une diversité d'applications de stockage d'énergie avancées. Les types de gels ioniques Aero-gel ont l'avantage d'être composés à environ 95% de gaz et prennent pourtant une forme solide, ce qui leur confère l'étiquette du solide le plus léger au monde. Ils font actuellement l'objet de recherches sur des adsorbeurs d'énergie, des capteurs et des composés catalytiques puissants.