Un gel de iones es un tipo de compuesto semisólido que retiene una carga eléctrica mediante la inclusión de un líquido iónico en un polímero durante una fase de secado. Es una forma de sol gel o xero gel que son matrices de compuestos en parte líquidas y en parte sólidas con propiedades únicas en la ciencia de los materiales. Estos materiales se consideran posibles mecanismos de almacenamiento de energía para las pilas de combustible, para la construcción de componentes electrónicos a nanoescala, como transistores de mil millonésimas de metro de ancho, y más. Dichos materiales ofrecen la ventaja única a escala microscópica de tener un área superficial porosa que es mucho mayor que su masa total, lo que los convierte en candidatos ideales para unir elementos volátiles o cargados eléctricamente.
La producción de un gel de iones se realiza mediante un perfeccionamiento del proceso de fabricación de sol gel. Un copolímero de bloque, que es una combinación de diferentes compuestos de monómeros plásticos con características físicas y químicas únicas, se somete a un proceso de hidrólisis-condensación con un líquido conductor iónico. Las partículas coloides en la mezcla evitan que se solidifique por completo y, en cambio, adquiere una forma de gel. Esto hace que el acceso a la carga de los compuestos iónicos u otros compuestos incrustados sea más práctico y el material puede servir como electrolito en ausencia de agua. Las propiedades elásticas de un sólido en forma de plásticos de copolímero de bloque y las propiedades de un líquido iónico conductor de electricidad se fusionan en un solo compuesto.
Los usos de la ciencia de los materiales de una matriz de polímero de gel de iones son diversos. El material se puede remodelar, recargar, pero aún así es estable en diversas condiciones de estrés físico o químico. Un gel de iones puede funcionar a una temperatura de hasta 482 ° Fahrenheit (250 ° Celsius) y permanecer estable a temperaturas tan altas como 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius) sin degradarse. Dichos geles también se pueden preparar a partir de una diversidad de compuestos precursores similares a polímeros, aunque normalmente se usan compuestos de silano que se usan comúnmente para hacer geles sol, tales como alcoxisilano y halogenosilano. El líquido iónico también puede basarse en agua, denominada gel de agua, alcohol como gel de alcohol u otros productos químicos como el ácido carboxílico.
Los aero geles son otra rama de la investigación en el estudio de compuestos de gel de iones. También se basan en el proceso de fabricación de sol gel y tienen un producto final que incluye un gas iónico encerrado, como el hidrógeno, que se utiliza para las pilas de combustible. Las formas comunes de aerogel familiares para los consumidores y la industria incluyen espumas como poliestireno y espuma de uretano para acolchar muebles.
Entre las aplicaciones de los compuestos de gel de iones a partir de 2011 en sus diversas formas de componentes líquidos, gaseosos y semisólidos se encuentran los concentradores solares luminiscentes; como materiales dieléctricos para transistores de alto rendimiento y bajo voltaje; y en una diversidad de aplicaciones avanzadas de almacenamiento de energía. Los tipos de geles de iones aerogel tienen la ventaja de ser aproximadamente un 95% de gas y, sin embargo, adquieren una forma sólida, lo que les valió la etiqueta del sólido más ligero del mundo. Se están investigando como adsorbedores de energía, sensores y compuestos catalíticos fuertes.