UNIVERSIDAD AUTNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ciencia Qumicas e Ingeniera

Ingeniera Qumica

Materiales Vtreos y Cermicos Responsable: Gerardo Csar Daz Trujillo

Tarea #6

Cervantes Peinado Elisa Guadalupe #Mat 1200220

Tijuana, Baja California a 3 de mayo de 2015

Proceso Sol Gel para Obtencin de Materiales Vtreos y Cermicos

El procesamiento sol gel es un mtodo muy flexible que permite procesar estos materiales

a temperatura ambiente. Adems es una tcnica de relativamente bajo costo, ya que no se

requieren equipos sofisticados para su utilizacin. Otra ventaja que presenta es que pueden

obtenerse productos como pelculas, monolitos o polvos de alta pureza.

De forma descriptiva este proceso involucra la evolucin de redes inorgnicas a travs de la

formacin de una suspensin coloidal (sol), y la gelacin del sol para formar una red en una fase

lquida continua.

A continuacin, se muestra un esquema del proceso:

En el proceso sol-gel son de vital importancia los parmetros siguientes, puesto que son los

responsables de las caractersticas fisicoqumicas de los materiales sintetizados:

pH de la reaccin

la influencia del solvente

el tiempo de gelacin

la temperatura de reaccin

Sol

Suspensin estable de partculas slidas coloidales en un medio lquido, que funge como

disolvente (Agua, solucin acuosa, alcohol).

Gel

Red (porosa) tridimensional formada por interconexin de partculas slidas en un medio

lquido. El crecimiento del gel se ve limitada por el recipiente que contiene la mezcla. El

Xerogel/aerogel habla de un gel seco.

El proceso global de sol gel consta de varios pasos:

Mezcla

La posibilidad de disear materiales nicos es uno de los aspectos del proceso sol-gel que

se consideran ms importantes

Segn el material que se quiera obtener, los compuestos de Si (como base), Ti, Al, entre

otros, sern seleccionados y mezclados en proporciones que se crean pertinentes, el resultado final

de las reacciones de la mezcla es una dispersin coloidal de partculas extremadamente pequeas

(1-2 nm) que forman finalmente una red tridimensional.

La Hidrlisis y la policondensacin son las reacciones que toman lugar en la etapa de mezcla,

estas se pueden acelerar o frenar utilizando el catalizador cido o base correspondiente.

Gelificacin

Con el tiempo se producen partculas coloidales que se enlazan unas con otras para formar

una estructura tridimensional. En este proceso, el catalizador juega un papel importante debido a

la carga inica de las partculas.

Se ha observado que la estructura en el punto de gelificacin es muy variable, dependiendo

de factores como la concentracin, el pH la temperatura, lo que da lugar a diversas tendencias

observadas, tales como racimos extensos, coloidal frente a polimrico, y fractal frente a una

distribucin homognea de tamaos.

Envejecimiento

Segn pasa el tiempo tras la gelificacin, la red slida inmersa en el lquido contina su evolucin. Sucede el encogimiento espontneo e irreversible de la red gelificada, es el resultado de la expulsin del lquido de los poros.

Secado

Uno de los principales problemas a la hora de preparar materiales con este mtodo es evitar

la fractura del gel durante el secado. Durante esta etapa del proceso, todo el solvente abandona la

mezcla.

Sinterizado

Es un proceso de densificacin de la red. La red slida se mueve por flujo viscoso o por

difusin para eliminar la porosidad. En geles con gran superficie porosa, la fuerza que gobierna este

proceso es suficientemente grande como para producir el sinterizado a temperaturas

excepcionalmente bajas, donde los procesos de transporte son relativamente lentos.

En esta etapa se obtiene finalmente el material de base para la creacin de materiales

vtreos y cermicos.

Ventajas

El proceso sol-gel suministra una nueva alternativa para la preparacin de vidrios y

cermicas. Este proceso ofrece muchas ventajas cuando se compara con la ruta convencional para

producir vidrios cermicos a partir de polvos. Algunas de las ventajas son las siguientes:

Se obtienen sistemas homogneos multicomponentes con solo mezclar las soluciones de

los precursores moleculares

La temperatura requerida para el procesamiento posterior de los materiales (calcinacin y

sinterizacin) puede ser notablemente disminuida.

Las propiedades reolgicas (capacidad de ser deformadas y fluidizadas) de los soles o geles

permiten la formacin de fibras, pelculas o compsitos por tcnicas tales comp el

centrifugado, inmersin o impregnacin

Las anteriores ventajas explican porque el proceso sol gel ha recibido tanta atencin

cientfica y tecnolgica durante las ltimas dcadas. Una propiedad nica del proceso sol gel es la

habilidad para ir desde el precursor molecular al producto, permitiendo un mejor control del

proceso entero y la sntesis de una gran diversidad de materiales.

Referencias Electrnicas

Centro de Investigacin y de Estudios Avanzados del IPN

https://qro.cinvestav.mx/~ceramics/hibridos.htm

El Proceso Sol Gel

http://www.labnanomed.org.mx/libro%201/zzz-01_Nanotecnologia.pdf

Sntesis Sol Gel

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema4.MaterialesCERAMICOS.SintesisSOL.GEL.pdf

Mtodo Sol Gel

http://www2.uca.es/grup-invest/geles/paginas/intro.html

Formacin y caracterizacin de materiales vtreos preparados por la tcnica sol gel

http://rmf.fciencias.unam.mx/pdf/rmf/45/5/45_5_472.pdf