La mayoría de las personas creen que se necesitan altas temperaturas para obtener vidrios de alta calidad. La técnica sol-gel permite formar a temperatura ambiente vidrios de calidad excepcional.
Qué es el vidrio
Es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) que puede contener con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado intermedio en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica.
El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.
Cómo se forma el vidrio a altas temperaturas.
El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de varias sustancias, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes. El horno debe alcanzar una temperatura de 1.500 °C y después enfriarlo en hasta la temperatura de 1.200 a 800 °C.
Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación. Estas altas temperaturas fueron una limitante para hacer dispositivos electrónicos con los vidrios, hasta que recientemente se desarrollo la técnica sol-gel.
Qué es la técnica sol-gel.
Consiste en la reacción química, la hidrólisis, de los precursores moleculares y la policondensación a una forma vidriosa. En otras palabras, el proceso sol-gel es una reacción química, donde un liquido se va condensando hasta formar un sólido.
El proceso se parece mucho a la formación de la gelatina, la cual primero es un líquido y después de esperar un tiempo se hace sólido.Por medio de esta técnica se pueden obtener vidrios a temperatura ambiente (alrededor de los 20 grados centígrados), en condiciones de presión normal y en menos de 30 minutos se crea un vidrio rígido. La técnica permite la incorporación de sustancias orgánicas e inorgánicas durante la formación de la red vidriosa, pues está es altamente porosa. Veamos ahora las aplicaciones del sol-gel.
La técnica sol-gel permite obtener materiales gruesos, también conocidos como en bulto; recubrimientos (también llamados películas delgadas), fibras ópticas, entre otros formatos. Cada uno de ellos tiene características que tecnológicamente se pueden explotar para el bien de la sociedad.Se puede hacer una mezcla de material inorgánico (como el vidrio) y un material orgánico (como un polímero). De tal modo que se pueden conseguir materiales poliméricos con propiedades prediseñadas y protegidos por un vidrio. Los materiales híbridos presentan mejor respuesta para alcanzar una forma específica, son más estables ante esfuerzos mecánicos y de cambios de temperatura. Veamos un ejemplo puntual:Láseres entonables sólidos.
Moléculas como la Rodamina 6G, al ser iluminada con luz verde (e.g. 532 nm) presenta el fenómeno de fluorescencia, es decir, reemitirá esa luz en otros colores (otras longitudes de onda), en su fase liquida dicha molécula orgánica se puede emplear para hacer láseres que varían su color por medio de un selector o entonador apropiado. Sin embargo, esta molécula se degrada rápidamente, es cancerigena y no se puede condesar para obtener un sólido útil para un láser. Afortunadamente, la molécula de Rodamina 6G se puede incorporar al sol-gel, mientras es un líquido; se incorpora fácilmente y queda encerrada cuando el sol-gel solidifica. De tal modo que el líquido sol se puede colocar en moldes o manipular para obtener un material sólido para un láser eficiente.
ConclusionesNuestra sociedad se ha beneficiado grandemente por el desarrollo de materiales vítreos. Existen muchas clases de vidrios y sus modos de preparación son variados. La técnica sol-gel nos permite obtener vidrios de calidad excepcional en condiciones muy cómodas: a temperatura ambiente, a presión atmosférica y en menos de 30 minutos.
Al incorporar al vidrio una molécula orgánica, ópticamente activa (e.g. rodamina) se puede obtener la base de un desarrollo tecnológico de vanguardia, como un láser de estado sólido, al cual se le puede seleccionar el color de emisión. Se pueden hacer otras combinaciones vidrio-polímero para hacer diferentes dispositivos tecnológicos.
El estudio del sol-gel representa una ventana de oportunidades científicas y tecnológicas muy innovadoras que se deben aprovechar por el bien de nuestra comunidad.
Asignatura: CRFFuente: http://vicente1064.blogspot.com/2007/04/sol-gel-un-mtodo-de-temperatura.html
Ver: http://nanocompositescrf.blogspot.com/
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