Sol-jel proses bir ıslak-kimyasal tekniktir; kimyasal bir
çözelti (çözelti sol) veya koloidal tanecikler (nanoskala partiküller için sol)
kullanılarak integre bir ağ yapı (jel) üretilir. Sol-jel teknolojinin farklı
aşamaları ve rotalarıı Şeki1’de gödterilmiştir.
Proseste önce, çözelti içinde katı partiküller içeren
kararlı bir sol hazırlanır ve takiben bu sol, polikondensasyon veya
poliesterlaşme reaksiyonuyla jelleştirilir. İçerdiği sıvı fazın uzaklaştırılması
için jel kurutulur. Son aşamada, jellerin densifikasyonu (yoğunlaştırılması) ve
dekompozisyonu için yüksek sıcaklık uygulanır; jel ağ yapıdaki gözenekler çöker
ve kalıntı organik kontaminantlar uzaklaşır.
Sol-jel, iki aşamalıdır; sol ve jel. Sol, sıvı bir fazda
katı taneciklerin koloidal süspansiyonu, jel ise fazlar arasında oluşan
bağlantılı ağ yapıdır. Sol-jel prosesi iki temel reaksiyon içerir: (1) hidroliz
ve (2) kondensasyon (veya polikondensasyon). Her iki reaksiyonla da partikülat
metalik soller yerine polimerik (1 nm’den daha büyük oksit tanecikler
içermeyen) soller elde edilir. İki reaksiyon da çok-aşamalı prosesler olup
sırayla meydana gelir. (M: metal).
1. M(OR)4
+ H2O ® HO–M(OR)3
+ ROH
2. (OR)3M–OH
+ HO–M(OR)3 ® (OR)3M–O–M(OR)3
+ H2O
(OR)3M–OH + RO–M(OR)3
® (OR)3M–O–M(OR)3
+ ROH
Sol-jel öncüller metal alkoksitler veya inorganik ve organik
tuzlar olabilir. Metal (Si, Ti, Zr, Al, B…) alkoksit öncüllerle çeşitli
çalışmalar yapılmıştır. Reaksiyonlar yukarıda verilen eşitliklere benzer yollar
izler. Şekil-2 ve 3’de tipik iki sol-jel prosesi şematik aşamaları
gösterilmiştir.
Şekil-1: Sol-jel teknolojinin farklı aşamaları ve rotaları
Şekil-2: Sol-jel prosesi
Şekil-3: Sol-jel prosesi
