Che cos'è un gel ionico?
Un gel di ioni è un tipo di composto semi-solido che mantiene una carica elettrica attraverso l'incorporamento di un liquido ionico in un polimero durante una fase di essiccazione. È una forma di sol gel o xero gel che sono matrici parzialmente liquide e parzialmente solide di composti con proprietà uniche nella scienza dei materiali. Questi materiali sono visti come potenziali meccanismi di accumulo di energia per celle a combustibile, per la costruzione di componenti elettronici su scala nanometrica come transistor di larghezza di un miliardesimo di metro e altro. Tali materiali offrono il vantaggio unico su scala microscopica di avere una superficie porosa che è enormemente più grande della loro massa totale, il che li rende candidati ideali con cui legare elementi volatili o caricati elettricamente.
La produzione di un gel ionico avviene attraverso un perfezionamento del processo di fabbricazione del gel sol. Un copolimero a blocchi, che è una combinazione di diversi composti monomerici plastici con caratteristiche fisiche e chimiche uniche, viene sottoposto a un processo di idrolisi-condensa con un liquido a conduzione ionica. Le particelle colloide nella miscela impediscono che si solidifichi completamente, e invece assume una forma di gel. Ciò rende più pratico l'accesso alla carica dello ionico o di altri composti incorporati e il materiale può fungere da elettrolita in assenza di acqua. Le proprietà elastiche di un solido sotto forma di plastiche copolimere a blocchi e le proprietà di un liquido ionico elettricamente conduttore vengono unite in un composto.
Gli impieghi scientifici di una matrice polimerica di gel ionico sono diversi. Il materiale può essere rimodellato, ricaricato, ma è stabile in varie condizioni di stress fisico o chimico. Un gel di ioni può funzionare a una temperatura fino a 482 ° Fahrenheit (250 ° Celsius) e rimanere stabile a temperature fino a 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius) senza degradarsi. Tali gel possono anche essere prodotti da una varietà di composti simili a polimeri precursori, sebbene di solito vengano usati composti silanici comunemente usati nella produzione di gel sol come alcossisilano e alogenenosilano. Il liquido ionico può anche essere basato su acqua denominata gel aqua, alcool come gel alc o altre sostanze chimiche come l'acido carbossilico.
I gel aero sono un'altra branca della ricerca nello studio dei composti di gel ionico. Si basano anche sul processo di fabbricazione del gel sol e hanno un prodotto finale che include un gas ionico racchiuso come l'idrogeno usato per le celle a combustibile. Forme comuni di gel aerodinamico familiari ai consumatori e all'industria includono schiume come schiuma di polistirolo e imbottitura in schiuma di uretano nei mobili.
Tra le applicazioni dei composti di gel di ioni a partire dal 2011 nelle loro varie forme di componenti liquidi, gassosi e semi-solidi vi sono i concentratori solari luminescenti; come materiali dielettrici per transistor a bassa tensione e ad alte prestazioni; e in una varietà di applicazioni avanzate di accumulo di energia. I tipi di gel ionici di aerosol hanno il vantaggio di essere circa il 95% di gas e tuttavia assumono una forma solida, guadagnando loro l'etichetta del solido più leggero del mondo. Sono stati studiati come adsorbitori di energia, sensori e composti catalitici forti.