Un xerogel es un material con una red macromolecular de óxidos , vítreo , producido por el proceso sol-gel (abreviatura “solución-gelificación”) y en general más denso y menos macroporoso que un aerogel . El procesos de síntesis existentes ( hidrólisis y condensación de los precursores moleculares) no son muy adecuadas para la obtención de grandes bloques de geles vítreos, pero hacen que sea posible producir depósitos en capas delgadas, con propiedades fácilmente explotable (especial vidrios, cerámicas y compuestos híbridos orgánicos minerales. , a partir de "precursores" en solución. Su estado coloidal durante el desarrollo de materiales hace posible producir películas y capas muy delgadas "por inmersión, pulverización o recubrimiento por centrifugación y, por lo tanto, aumenta considerablemente la anisotropía inicial del material, al tiempo que mejora en gran medida la química reactividad " , mediante el apilamiento de nanopartículas de óxidos metálicos . De esta manera es posible, sin necesidad de temperaturas muy elevadas, asociar especies orgánicas y minerales para crear o reproducir familias de compuestos híbridos organominerales con propiedades. nuevo.
Mediante el proceso sol-gel (antes llamado “química blanda”) se utiliza un alcóxido metálico , como el del silicio y posibles catalizadores , para introducir las semillas de la red vítrea. La formación previa de la red mediante el proceso sol-gel permite reducir significativamente la temperatura de producción de la red vítrea (en comparación con la ruta de fusión).
La red de óxidos se forma en solución y a una temperatura cercana a la temperatura ambiente. Se trata de un proceso de conversión en solución de alcoholatos metálicos, como los alcoholatos de silicio , circonio , aluminio , titanio ... La reacción de síntesis de vidrios por vía sol-gel descansa sobre la propiedad que poseen los alcoholatos de silicio pudiendo hidrolizar más o menos en presencia de agua. Dependiendo de la intensidad de esta hidrólisis, se formará una red polimerizada tridimensional por policondensación con funciones silanol más o menos abiertas.
Un simple secado lento al aire permite la evaporación del agua utilizada y los disolventes orgánicos. La velocidad de secado, así como las diversas condiciones ambientales, como la velocidad de saturación de los vapores de los disolventes utilizados, influyen en gran medida en la estabilidad mecánica de los geles secos obtenidos. El agua y los disolventes todavía presentes en el gel son fuentes de importantes fuerzas capilares que tienden a destruir la macroporosidad y dan lugar a la aparición de estructuras vítreas.
El secado rápido implicará un gran flujo de material a través de los poros ya estrechos por sinéresis , lo que dará como resultado la degradación de este último que implica numerosas fracturas. El riesgo de un secado rápido es obtener un polvo una vez que el gel se ha secado. Por el contrario, el secado al aire ambiente, lentamente, limitará la degradación de las porosidades y dará un monolito denso conocido con el nombre de xerogel. Las condiciones ambientales hipercríticas, donde el solvente líquido se reemplaza gradualmente por un solvente más fácil de eliminar, darán como resultado un aerogel , que es mucho más poroso y más ligero que el xerogel.
El secado convencional (evaporación normal) implica una contracción de volumen (del 5 al 10%).
Por termólisis , luego calentando el gel a temperaturas medias (500 a 1000ºC dependiendo de la composición deseada), la estructura del compuesto puede modificarse adicionalmente para darle nuevas propiedades. Se evacúa el resto del agua absorbida y los iones que no habrían salido durante el secado ( nitratos por ejemplo), lo que estabiliza el material. Sin embargo, la expulsión de las diferentes especies a través de los poros implica, como durante el secado, una desestabilización mecánica, una posible fragilización si los choques térmicos conducen a microfracturas de la espuma de vidrio así producida.