Kas yra jonų gelis?

Jonų gelis yra pusiau kieto junginio tipas, kuris išlaiko elektros krūvį, kai džiovinimo fazės metu į polimerą patenka joninis skystis. Tai yra zolio gelio arba ksero gelio forma, kuri yra iš dalies skysta, iš dalies kieta junginių matrica, pasižyminti unikaliomis medžiagų mokslo savybėmis. Šios medžiagos laikomos potencialiais kuro elementų energijos kaupimo mechanizmais, nanoskalės elektroninių komponentų, tokių kaip tranzistoriai, kurių plotis yra milijardinės metro pločio, ir kt. Tokios medžiagos turi unikalų pranašumą mikroskopiniu mastu, nes jų akytas paviršiaus plotas yra daug didesnis už bendrą masę, todėl jos yra idealios kandidatės surišti lakiuosius arba elektra įkrautus elementus.

Jonų gelis gaminamas tobulinant zolių gelio gamybos procesą. Blokinis kopolimeras, kuris yra skirtingų plastikinių monomerų junginių, pasižyminčių unikaliomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, derinys, yra hidrolizės-kondensacijos proceso metu su jonams laidžiu skysčiu. Koloidinės dalelės mišinyje neleidžia jam visiškai sukietėti, o vietoj to jis įgauna gelio formą. Dėl to joninių ar kitų įterptų junginių įkrova tampa praktiškesnė, o medžiaga gali būti elektrolitas, kai nėra vandens. Blokinio kopolimero plastiko pavidalo kietos medžiagos elastinės savybės ir elektrai laidžio joninio skysčio savybės susilieja į vieną junginį.

Medžiagų moksle jonų gelio polimero matrica naudojama įvairiai. Medžiagą galima iš naujo formuoti, įkrauti, tačiau ji yra stabili esant įvairioms fizinėms ar cheminėms apkrovoms. Jonų gelis gali veikti iki 482° Farenheito (250° Celsijaus) temperatūroje ir išlikti stabilus net 662° Farenheito (350° Celsijaus) temperatūroje, nesuirdamas. Tokie geliai taip pat gali būti pagaminti iš įvairių į polimerą panašių pirmtakų junginių, nors paprastai naudojami silano junginiai, paprastai naudojami gaminant zolinius gelius, pavyzdžiui, alkoksisilanas ir halogenosilanas. Joninio skysčio pagrindu taip pat gali būti vanduo, vadinamas vandens geliu, alkoholis kaip alkoholio gelis, arba kitos cheminės medžiagos, tokios kaip karboksirūgštis.

Aero geliai yra dar viena jonų gelio junginių tyrimo kryptis. Jie taip pat yra pagrįsti zolių gelio gamybos procesu ir turi galutinį produktą, kuriame yra joninių dujų, tokių kaip kuro elementams naudojamas vandenilis. Įprastos aerogelio formos, žinomos vartotojams ir pramonei, yra putos, tokios kaip putų polistirolas ir uretano putų amortizacija balduose.

Įvairių skystų, dujinių ir pusiau kietų komponentų pavidalo jonų gelio junginiai naudojami kaip liuminescenciniai saulės koncentratoriai; kaip dielektrinės medžiagos žemos įtampos, didelio našumo tranzistoriams; ir įvairiose pažangiose energijos kaupimo programose. Aero gelio tipų jonų geliai turi pranašumą, nes yra maždaug 2011 % dujinių, tačiau įgauna kietą formą, todėl jiems suteikiama lengviausios pasaulyje kietosios medžiagos etiketė. Jie tiriami kaip energijos adsorberiai, jutikliai ir stiprūs kataliziniai junginiai.