Um xerogel é um material com uma rede macromolecular de óxidos , vítrea , produzida pelo processo sol-gel (abreviatura “solução-gelificação”) e em geral mais denso e menos macroporoso que um aerogel . Os processos de síntese existentes ( hidrólise e condensação de precursores moleculares) não são adequados para a obtenção de grandes blocos de géis vítreos, mas permitem a produção de depósitos em camadas delgadas, com propriedades facilmente exploráveis (vidros especiais, cerâmicas e compostos híbridos organominerais. , de "precursores" em solução. Seu estado coloidal durante o desenvolvimento de materiais torna possível a produção de filmes e camadas muito finas "por imersão, pulverização ou revestimento por rotação e, assim, aumentando consideravelmente a anisotropia inicial do material, ao mesmo tempo em que melhora muito a química reatividade " , pelo empilhamento de nanopartículas de óxidos metálicos . Assim, é possível, sem a necessidade de temperaturas muito altas, associar espécies orgânicas e minerais para criar ou reproduzir famílias de compostos organominerais híbridos com propriedades. novo.
Por meio do processo sol-gel (anteriormente denominado “química suave”), um alcóxido metálico , como o do silício e possíveis catalisadores , é utilizado para introduzir as sementes da rede vítrea. A pré-formação da rede pelo processo sol-gel permite reduzir significativamente a temperatura de produção da rede vítrea (em relação ao caminho de fusão).
A rede de óxidos é formada em solução e a uma temperatura próxima à temperatura ambiente. Trata-se de um processo de conversão em solução de alcoolatos metálicos, como os alcoolatos de silício , zircônio , alumínio , titânio ... A reação de síntese de vidros por via sol-gel repousa na propriedade de possuir alcoolatos de silício podendo mais ou menos hidrolisar na presença de água. Dependendo da intensidade dessa hidrólise, uma rede tridimensional polimerizada se formará por policondensação com funções de silanol mais ou menos abertas.
Uma simples secagem lenta ao ar permite a evaporação da água utilizada e dos solventes orgânicos. A velocidade de secagem, bem como as várias condições ambientais, como a taxa de vapores saturantes dos solventes utilizados, influenciam sobremaneira a estabilidade mecânica dos géis secos obtidos. A água e os solventes ainda presentes no gel são fontes de forças capilares significativas que tendem a destruir a macroporosidade e levar ao aparecimento de estruturas vítreas.
A secagem rápida envolverá um grande fluxo de material através dos poros já estreitados pela sinérese , resultando na degradação deste último envolvendo inúmeras fraturas. O risco de uma secagem rápida é obter um pó após a secagem do gel. Por outro lado, a secagem ao ar ambiente, lentamente, limitará a degradação das porosidades e dará um monólito denso conhecido pelo nome de xerogel. Condições ambientais hipercríticas, onde o solvente líquido é gradualmente substituído por um solvente mais facilmente removível, resultarão em um aerogel , que é muito mais poroso e mais leve do que o xerogel.
A secagem convencional (evaporação normal) envolve uma contração de volume (de 5 a 10%).
Por termólise , em seguida, aquecimento do gel a temperaturas médias (500 a 1000 ° C, dependendo da composição desejada), a estrutura do composto pode então ser modificada para dar-lhe novas propriedades. O restante da água absorvida e os íons que não teriam saído durante a secagem ( nitratos por exemplo) são evacuados, o que estabiliza o material. No entanto, a expulsão das várias espécies pelos poros implica, tal como durante a secagem, desestabilização mecânica, possível fragilização se os choques térmicos conduzirem à microfracturação da espuma de vidro assim produzida.