vidrio poroso
El vidrio poroso es un vidrio que incluye poros, generalmente en el rango de nanómetros o micrómetros , comúnmente preparado por uno de los siguientes procesos: a través de la separación de fases metaestable en vidrios de borosilicato (como en su sistema SiO 2 -B 2 O 3 -Na 2 O), seguido de extracción líquida de una de las fases formadas; [1] [2] a través del proceso sol-gel ; o simplemente sinterizando polvo de vidrio .
Las propiedades específicas y la disponibilidad comercial del vidrio poroso lo convierten en uno de los sólidos amorfos más investigados y caracterizados . Debido a la posibilidad de modelar la microestructura , los vidrios porosos tienen un alto potencial como sistema modelo. Muestran una alta resistencia química, térmica y mecánica, que resulta de una red de sílice rígida e incompresible . Se pueden producir en alta calidad y con tamaños de poro que van desde 1 nm hasta cualquier valor deseado. Una fácil funcionalización de la superficie interior abre un amplio campo de aplicaciones para los vidrios porosos.
Otra ventaja especial de los vidrios porosos en comparación con otros materiales porosos es que pueden fabricarse no solo como polvo o granulado, sino también como piezas más grandes en casi cualquier forma y textura definida por el usuario.
En la primera mitad del siglo XX, Turner y Winks descubrieron que los vidrios de borosilicato pueden lixiviarse con ácidos. Sus investigaciones demostraron que no sólo la estabilidad química puede verse afectada por el tratamiento térmico, sino también la densidad , el índice de refracción , la expansión térmica y la viscosidad . En 1934, Nordberg y Hood [ aclaración necesaria ] descubrieron que los vidrios de borosilicato alcalino se separan en fases solubles (ricos en borato de sodio) e insolubles (ricos en sílice) si el vidrio se trata térmicamente. Por extracción con ácidos mineralesla fase soluble se puede eliminar y queda una red de sílice porosa. Durante un proceso de sinterización después de la extracción, se genera un vidrio de sílice , que tiene propiedades que se acercan a las del vidrio de cuarzo . La fabricación de tales vidrios con alto contenido de sílice se ha publicado como el proceso VYCOR .
En la literatura científica, el vidrio poroso es un material poroso que contiene aproximadamente un 96 % de sílice , que se produce mediante una extracción ácida o una extracción ácida y alcalina combinada, respectivamente, de vidrios de borosilicato alcalino de fase separada., y presenta una microestructura porosa interconectada tridimensional. Para los vidrios porosos disponibles comercialmente, se utilizan los términos poroso VYCOR-Glass (PVG) y Controlled Pore Glass (CPG). La estructura porosa está formada por un sistema de canales sindéticos y tiene una superficie específica de 10 a 300 m²/g. Los vidrios porosos se pueden generar mediante una extracción ácida de vidrios de álcaliborosílice separados en fase, o mediante un proceso sol-gel. Mediante la regulación de los parámetros de fabricación, es posible producir un vidrio poroso con un tamaño de poro de entre 0,4 y 1000 nm en una distribución de tamaño de poro muy estrecha. Puede generar varios moldes, por ejemplo, partículas irregulares (polvo, granulado), esferas, placas, barras, fibras, membranas ultrafinas, tubos y anillos.
La condición previa para la fabricación repetitiva de vidrio poroso es el conocimiento de los parámetros que determinan y controlan la estructura. La composición del vidrio inicial es un parámetro de control de la estructura. La fabricación del vidrio inicial, principalmente el proceso de enfriamiento, la temperatura y el tiempo de tratamiento térmico, y el postratamiento son parámetros determinantes de la estructura. El diagrama de fase del vidrio de borosílice de sodio muestra una brecha de miscibilidad para ciertas composiciones de vidrio.
