Procédé sol-gel | EPFL Graph Search

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Les procédés sol-gel (ou solution-gélification) permettent la production de matériaux vitreux, éventuellement microporeux à macroporeux par polymérisation (et éventuel retraitement thermique) sans recourir à la fusion. Le verre est ici directement fabriqué à partir d'une solution liquide (ensuite rendue colloïdale) de silice et d’autres composés chimiques (soude, chaux, magnésie...) et de catalyseurs (ou en milieu homogénisé par des ultrasons (sonochimie) et/ou chauffé par des micro-ondes). Ces matériaux sont regroupés sous l'appellation générique « procédé sol-gel ». On dispose par ces méthodes de matériaux massifs, mais elles sont surtout bien adaptées à la réalisation de films et revêtements (par exemple pour un traitement de surface de verre, de métal ou de matières plastiques (ex : film anti-corrosion, anti-UV, anti dépôt de polluants, anti-abrasion, ou encore traitement anti-rayures et/ou « anti-réfléchissant » de verres de lunettes ou d'autres verres ou plastiques, éventuellement bi-face). Outre le fait de pouvoir réaliser des matériaux purement inorganiques, elles sont aussi bien appropriées pour la synthèse de verres hybrides organo-minéraux (dopés). Les précurseurs nécessaires existent pour un grand nombre de métaux, métalloïdes et non-métaux. Ils sont soit liquides soit solides, et dans ce dernier cas ils sont pour la plupart solubles dans des solvants usuels. Il est donc possible de préparer des mélanges homogènes des monomères (précurseurs) ou oligomères. La fusion de matières premières à haute température () est connue et pratiquée depuis l'antiquité (verre, métaux, soudure...). Elle permet d’obtenir l’homogénéité à l’échelle moléculaire grâce au liquide obtenu. Les fondants (soude, potasse) qui présentent une grande affinité chimique pour la silice (avec formation de silicates) abaissent la viscosité du verre liquide et en facilitent l’élaboration. La chaux, la magnésie, l’alumine assurent au verre normal sa stabilité chimique. Depuis le , de nouvelles méthodes de synthèse et d’élaboration du verre sont étudiées, Le premier brevet sol-gel date de 1939.

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Aérogel

Un aérogel est un matériau semblable à un gel où le composant liquide est remplacé par du gaz. C'est un solide à très faible densité avec plusieurs propriétés remarquables, notamment sa capacité à isoler thermiquement. Il a été créé par Steven Kistler en 1931, lors d'un pari avec Charles Learned de la forme : « Qui pourrait remplacer le liquide à l'intérieur d'un bocal de gel, par du gaz, sans qu'il se rétracte ? ». Les travaux de Kistler l'ont amené à composer des aérogels de silice, d'alumine, d'oxyde de chrome() ou d'oxyde d'étain.

État solide

vignette|Solide en laiton conçu par Piet Hein prenant la forme d'un superœuf.|alt=Superœuf solide de couleur dorée posé sur une surface indéfinissable. L’état solide est un état de la matière caractérisé par l'absence de liberté entre les molécules ou les ions (métaux par exemple). Les critères macroscopiques de la matière à l'état solide sont : le solide a une forme propre ; le solide a un volume propre. Si un objet solide est ferme, c'est grâce aux liaisons entre les atomes, ions ou molécules composants du solide.

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