Un gel ionique est un type de composé semi-solide qui retient une charge électrique grâce à l’incorporation d’un liquide ionique dans un polymère pendant une phase de séchage. Il s’agit d’une forme de sol-gel ou de gel xéro qui sont des matrices en partie liquides et en partie solides de composés dotés de propriétés uniques en science des matériaux. Ces matériaux sont considérés comme des mécanismes potentiels de stockage d’énergie pour les piles à combustible, pour la construction de composants électroniques à l’échelle nanométrique tels que des transistors mesurant des milliardièmes de mètre de large, etc. De tels matériaux offrent l’avantage unique à l’échelle microscopique d’avoir une surface poreuse largement supérieure à leur masse totale, ce qui en fait des candidats idéaux pour lier des éléments volatils ou chargés électriquement.
La production d’un gel ionique se fait grâce à un raffinement du processus de fabrication du sol gel. Un copolymère séquencé, qui est une combinaison de différents composés de monomères plastiques avec des caractéristiques physiques et chimiques uniques, est soumis à un processus d’hydrolyse-condensation avec un liquide conducteur ionique. Les particules colloïdales dans le mélange l’empêchent de se solidifier complètement, et à la place, il prend une forme de gel. Cela rend l’accès à la charge des composés ioniques ou d’autres composés incorporés plus pratique et le matériau peut servir d’électrolyte en l’absence d’eau. Les propriétés élastiques d’un solide sous la forme de plastiques copolymères séquencés et les propriétés d’un liquide ionique électriquement conducteur sont fusionnées en un seul composé.
Les utilisations en science des matériaux d’une matrice polymère de gel ionique sont diverses. Le matériau est capable d’être remodelé, rechargé, mais reste stable dans diverses conditions de stress physiques ou chimiques. Un gel ionique peut fonctionner à une température allant jusqu’à 482° Fahrenheit (250° Celsius) et rester stable à des températures aussi élevées que 662° Fahrenheit (350° Celsius) sans se dégrader. De tels gels peuvent également être fabriqués à partir d’une diversité de composés précurseurs de type polymère, bien que des composés de silane couramment utilisés dans la fabrication de sol-gels tels qu’un alcoxysilane et un halogénosilane soient généralement utilisés. Le liquide ionique peut également être à base d’eau appelée gel aqua, d’alcool comme gel alco ou d’autres produits chimiques tels que l’acide carboxylique.
Les gels aéro sont une autre branche de la recherche dans l’étude des composés de gel ionique. Ils sont également basés sur le procédé de fabrication sol-gel et ont un produit final qui comprend un gaz ionique enrobé tel que l’hydrogène utilisé pour les piles à combustible. Les formes courantes de gel aérodynamique familières aux consommateurs et à l’industrie comprennent les mousses telles que la mousse de polystyrène et les rembourrages en mousse d’uréthane dans les meubles.
Parmi les applications des composés de gel ionique à partir de 2011 sous leurs diverses formes de composants liquides, gazeux et semi-solides figurent les concentrateurs solaires luminescents ; comme matériaux diélectriques pour transistors basse tension hautes performances ; et dans une diversité d’applications avancées de stockage d’énergie. Les types de gels aérogels ioniques ont l’avantage d’être constitués à environ 95 % de gaz tout en prenant une forme solide, ce qui leur a valu le label de solide le plus léger au monde. Ils font l’objet de recherches en tant qu’adsorbeurs d’énergie, capteurs et composés catalytiques puissants.