O que é um gel de íon?
Um gel iônico é um tipo de composto semi-sólido que retém uma carga elétrica através da incorporação de um líquido iônico em um polímero durante uma fase de secagem. É uma forma de sol gel ou xero gel que são matrizes parcialmente líquidas e parcialmente sólidas de compostos com propriedades únicas na ciência dos materiais. Esses materiais são vistos como mecanismos potenciais de armazenamento de energia para células de combustível, para a construção de componentes eletrônicos em nanoescala, como transistores com bilionésimos de metro de largura e muito mais. Tais materiais oferecem a vantagem única em escala microscópica de ter uma área superficial porosa muito maior que sua massa total, o que os torna candidatos ideais com os quais ligar elementos voláteis ou carregados eletricamente.
A produção de um gel de íons é feita através de um refinamento do processo de fabricação do sol gel. Um copolímero em bloco, que é uma combinação de diferentes compostos de monômero plástico com características físicas e químicas exclusivas, é submetido a um processo de condensação por hidrólise com um líquido condutor iônico. As partículas colóides na mistura impedem que ela se solidifique completamente e, em vez disso, assume a forma de gel. Isso torna mais prático o acesso à carga do iônico ou de outros compostos incorporados e o material pode servir como eletrólito na ausência de água. As propriedades elásticas de um sólido na forma de plástico de copolímero em bloco e as propriedades de um líquido iônico condutor de eletricidade são fundidas em um composto.
Os usos da ciência de materiais de uma matriz polimérica de gel de íons são diversos. O material é capaz de ser remodelado, recarregado, mas ainda é estável sob várias condições de estresse físico ou químico. Um gel de íon pode funcionar a uma temperatura de até 250 ° Celsius (482 ° Fahrenheit) e permanecer estável a temperaturas de até 350 ° Celsius (662 ° Fahrenheit) sem degradar. Esses geles também podem ser feitos a partir de uma diversidade de compostos precursores do tipo polímero, embora sejam geralmente usados compostos de silano comumente usados na fabricação de géis solares, como alcoxissilano e halogenosilano. O líquido iônico também pode ser baseado em água referida como gel de água, álcool como gel de álcool ou outros produtos químicos, como ácido carboxílico.
Os géis aerodinâmicos são outro ramo de pesquisa no estudo de compostos de gel de íons. Eles também são baseados no processo de fabricação do sol gel e têm um produto final que inclui um gás iônico encerrado, como o hidrogênio, usado para células a combustível. As formas comuns de aero gel familiares aos consumidores e à indústria incluem espumas como isopor e espuma de uretano em móveis.
Entre as aplicações de compostos de gel de íons a partir de 2011 em suas diversas formas de componentes líquidos, gasosos e semi-sólidos, estão como concentradores solares luminescentes; como materiais dielétricos para transistores de baixa tensão e alto desempenho; e em uma diversidade de aplicações avançadas de armazenamento de energia. Os tipos de gel aerodinâmico dos géis de íons têm a vantagem de serem cerca de 95% de gás e, ainda assim, assumem uma forma sólida, ganhando o rótulo de sólido mais leve do mundo. Eles estão sendo pesquisados como adsorvedores de energia, sensores e compostos catalíticos fortes.