Article de référence | Réf : J5820 v1

Procédé sol-gel de polymérisation

Auteur(s) : Pierre AUDEBERT, Fabien MIOMANDRE

Relu et validé le 01 févr. 2016

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RÉSUMÉ

Autrefois appelée « chimie douce », la polymérisation  sol-gel a tout d’abord été décrite avec la conversion de l’acide silicique en verre solide, avant d’être utilisée beaucoup plus tard comme procédé pour fabriquer des récipients en verre. Le procédé sol-gel inclut une succession d’étapes hydrolytiques, avant la polymérisation, dans le but de préparer des réseaux d’oxydes. Ces derniers sont transformés en alcoxydes métalliques, retenus pour leur réactivité modérée et leur grande modularité. L’article détaille les changements physico-chimiques se produisant lors de la polymérisation, présente les différents types de gel, avant de citer quelques applications de matériaux sol-gel.

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Auteur(s)

  • Pierre AUDEBERT : Professeur

  • Fabien MIOMANDRE : Maître de conférences - Laboratoire photochimie et photophysique supra et macromoléculaires, UMR CNRS 8531, École normale supérieure de Cachan

INTRODUCTION

La première polymérisation sol-gel a été réalisée par Ebelmen, qui décrivit dès 1845 « la conversion en verre solide de l’acide silicique exposé à l’air humide » [1]. Cependant, le commencement de la polymérisation sol-gel date des années 1930 avec l’utilisation pour la première fois, par la firme allemande Schott, d’un procédé sol-gel pour fabriquer des récipients en verre.

Le principe du procédé sol-gel, autrefois appelé « chimie douce », repose sur l’utilisation d’une succession de réactions d’hydrolyse-condensation, à température modérée, pour préparer des réseaux d’oxydes, qui peuvent être à leur tour traités thermiquement. La formation du réseau d’oxyde a lieu en solution à une température proche de l’ambiante. Il s’agit d’un processus de conversion en solution d’alcoxydes métalliques, tels que les alcoxydes de silicium, zirconium, aluminium, titane... Même s’il est possible d’utiliser d’autres dérivés que les alcoxydes (chlorures par exemple), ceux-ci sont de loin les plus employés du fait de leur réactivité modérée et de leur grande modularité. En effet, le choix du groupement alkyle permet de moduler la réactivité de l’alcoxyde en fonction des propriétés finales envisagées pour le matériau.

Comme nous le verrons dans cet article, la réactivité de l’alcoxyde dépend également beaucoup de la nature du métal (ou métalloïde), et il peut être nécessaire d’utiliser des additifs pour diminuer ou augmenter cette réactivité selon les cas. Nous allons notamment détailler les différents modes de catalyse et d’inhibition rencontrés dans les procédés sol-gel.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j5820


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BIBLIOGRAPHIE

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  • (2) -   Sol-gel science  -  . Ed. C.J. Brinker and G.W. Scherer. Academic Press (1990).

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  • (4) - LIVAGE (J.), HENRY (M.), SANCHEZ (C.) -   *  -  Prog. Solid State Chem. 18, p. 259 (1988).

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  • (6) - LIVAGE (J.), SANCHEZ (C.) -   *  -  J. Non Cryst. Solids. 145, 11 (1992).

  • (7) - PAPET (P.), LEBARS (N.), BAUMARD (J.F.), LECOMTE (A.), DAUGER (A.) -   *  -  J....

1 Thèses récentes

* - http://sudoc.abes.fr

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ROYER (F.) - Étude et application des effets magnéto-optiques dans des couches minces sol-gel dopées à l’aide de nanoparticules magnétiques [Texte imprimé] - . Institut national polytechnique de Grenoble (2004).

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DANTAS de MORAIS (T.) - Diodes électroluminescentes hybrides organique-inorganique élaborées par voie sol-gel - . École polytechnique (2000).

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SANZ (N.) - Élaboration, caractérisation structurale et étude des propriétés optiques linéaires et non linéaires de nanocristaux organiques en matrice sol-gel - . Université Joseph-Fournier de Grenoble (2000).

RIVALLIN (M.) - Évolution de sols nanométriques d’oxyde de titane durant l’induction d’une précipitation de type sol-gel en réacteur à mélangeur rapide : Mesures granulométriques in-situ et modélisation - . École...

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