凝胶(gel)：亦称冻胶，是溶胶失去流动性后， 一种富含液体的半固态物质，其中液体含 量有时可高达99．5％，固体粒子则呈连续 的网络体。
胶凝时间(8elpoint time)：在完成凝胶的大 分子聚合过程中最后键合的时间。 单体(monomer)：一种简单的化合物，它的 分子间通过功能团起聚合反应得到分子量 较高的化合物(聚合物)。单体一般是不饱和的 或含有两个及更多功能团的小分子化合物。
溶胶
平均粒径增加
形成网络结构
失去流动特性
干凝胶
湿凝胶 干燥 干凝胶
控制干燥条件
化学添加剂
超临界干燥技术
热处理
目的
消除干凝胶 小的气孔
凝胶致密化
凝胶的高比表面积，烧结温度低
热压烧结：成型和烧结同时完成的一种烧结方法
热压烧结的特点
热压烧结由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性 状态，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的 进行，因而成型压力仅为冷压的1/10；还能降低 烧结温度，缩短烧结时间，从而抵制晶粒长大， 得到晶粒细小、致密度高和机械、电学性能良好 的产品。无需添加烧结助剂或成型助剂，可生产 超高纯度的陶瓷产品。热压烧结的缺点是过程及 设备复杂，生产控制要求严，模具材料要求高， 能源消耗大，生产效率较低，生产成本高。
落胶—凝胶法的优点


第一，通过简单的工艺和低廉的设备，即 可得到比表面积很大的凝胶或粉末，与通 常的焙融法线化学气相沉积法相比，暇烧 成型温度较低，并正材料的强度韧性较高。 第二，溶胶—凝胶法增进了多元组分体系 的化学均勺性。 第三，溶胶—凝胶反比过程易于控制，可 以实现过程的完全而精确的控制，可以调 控凝胶的微观结构。
第七，通常要获得没有絮凝的均匀溶胶，对 于含有许多金属离子的体系来讲，也是一 件困难的事情。
溶胶—凝胶技术存在的问题与发展 方向
①对硅体系以外其他体系的详细动力学知识； ②与H2O、C2H5OH等普通溶剂相反的惰性溶 剂的应用； ③凝胶在陈化过程中发生的物理化学变化的 深入认识； ④多组分体系有关络合物的形成和反应特性； ⑤非氧化物的溶胶—凝胶制备化学， ⑥溶胶—凝放过程的计算机模拟。


溶胶—凝胶法的缺点
第一，成本较高，而且有些对人们的健康有 害(若加以防护可消除)。 第二，反应涉及大量的过程变量，使其物化 特性受到影响，从而影响合成材料的功能 性。 第三，工艺过程时间较长 第四，所得到半成品制品容易产生开裂 第五，制品中会残留细孔及HO—或C，后者 易使制品带黑色。
第六，薄膜或涂层的厚度难以准确控制，另 外薄膜的厚度均匀性也很难控制。
溶胶—凝胶技术是溶胶的凝胶化过程，即液 体介质中的基本单元粒子发展为三维网络结 构——凝胶的过程.

溶胶—凝胶技术大体为两种：金属有机醇 盐的水解或聚合；无机盐或胶体在酸或碱 中的溶解
溶胶—凝胶基本过程
水解、缩合(缩聚)
陈化
凝胶
以前驱体为骨架的 三维聚合物或者 是颗粒空间网络
干燥
干凝胶
HCl NH4ＯＨ
前驱体溶液的水解反应
浓缩法和分散法的工艺流程

金属原子的电负性越小，离子半径越大， 最适配位数越大，配位不饱和度也越大， 金属醇盐水解的活性就越强
溶胶的缩聚反应

溶胶的缩聚反应过程包括脱水凝胶化和碱 性凝胶化两类过程。
工艺方面值得进一步探索的问题有： ①较长的制备周期；

②应力松弛，毛细管力的产生和消除，孔隙 尺寸及其分布对凝胶干燥方法的影响， ③在凝放下燥过程中加入化学添加剂的考察， 非传统干燥方法探索； ④凝胶烧结理论与动力学等。
ห้องสมุดไป่ตู้
溶胶-凝胶过程的主要反应


溶胶—凝胶过程通常分为两类：①金属盐 在水中水解成胶粒，含胶粒的溶胶经凝胶 化后形成凝胶；②金属醇盐在溶剂中水解 缩合形成凝胶。 在溶胶—凝胶过程中，化学反应决定了胶 体结构和性能的变化，这对产品的性能有 非常重要的影响。


第四，该法制备材料掺杂的范围宽(包括渗杂的量 和种类)，化学计量准确且易于改性。 第五，溶胶—凝胶制备技术制备的材料组分均匀、 产物的纯度很高。
第六，可以得到一些用传统方法无法获得的材料。 有机—无机复合材料兼具有机材料和天机材料的 特点．如能存纳米大小或分子水平进行复合，增 添一些纳米材料的特性，无机与有机界面的特性， 得到有机—无机纳米复合材料。 最后，溶胶—凝胶法从溶胶出发，从同—· 种原料 出发，通过简单反应过程，改变工艺即可获得不 同的制品。可见，溶胶—凝胶法是一种宽范围、 亚结构、大跨度的全维材料制备的湿化学方法。
气凝胶
所需材料
烧结固化

可制备超细(10一100nm)、化学组成及形貌 均匀的多种单一或复合氧化物粉料，已成 为一种重要的超细粉的制备方法。从而广 泛应用于制备有机—无机复合材料、薄膜、 精细陶瓷等。
制备溶胶
聚合法
加水量 颗粒法 充分水解
控制水解
水解温度
加水量 催化剂
溶液的pH
湿凝胶
制品的成型如成纤、涂膜、浇 注等可在此期间完成。
凝胶是指胶体颗粒或高聚物分子相互交联，空间网 络状结构不断发展，最终使得溶胶液逐步失去流 动性，在网状结构的孔隙中充满液体的非流动半 固态的分散体系，它是合有亚微米孔和聚合链的 相互连接的坚实的网络。 凝胶结构可分为四种； ①有序的层状结构； ②完全无序的共价聚合网络； ③由无序控制，通过聚合形成的聚合物网络； ④粒子的无序结构。


聚合物(polyrner)：从至少含两个功能团的单 体经聚合反应成为很大分子的化台物，它
至少含有几百乃至几百万个单体，故常常又 称它为大分子。

溶胶(sol)是指在液体介质中分散了l一100nm 粒子(基本单元)的体系。溶胶也是指微小的 同体颗粒悬浮分散在液相中，并且不停地 进行布朗运动的体系。
溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法基本名词术语


前驱物(precursor)：所用的起始原料。 金属醇盐(metal-alkoide)：有机醇一OH基上 的H为金属所取代的有机化合物。 溶胶(sol)：又称胶体溶液，是在分散体系中 保持固体物质不沉淀的胶体，这里的分散 介质主要是液体。溶胶中的固体粒子大小 常在1-5nm，也就是在胶体粒子的最小尺寸， 因此比表面积十分大。