Teknologi Sol Gel

Sol adalah suspensi koloid yang fasa terdispersinya berbentuk solid (padat) dan fasa pendispersinya berbentuk liquid (cairan). Suspensi dari partikel padat atau molekul-molekul koloid dalam larutan, dibuat dengan metal alkoksi dan dihidrolisis dengan air, menghasilkan partikel padatan metal hidroksida dalam larutan. Reaksinya adalah reaksi hidrolisis.

 

Prekursor (senyawa awal) dalam proses sol-gel tersusun atas unsur logam atau metaloid yang dikelilingi oleh ligan. Pada umumnya prekursor yang digunakan yaitu logam alkoksida atau garam anorganik. Dari larutan prekursor tersebut akan terbentuk sol. Perubahan bentuk sol menjadi bentuk gel terjadi melalui reaksi hidrolisis dan reaksi kondensasi. Pada reaksi hidrolisis terjadi penempelan ion hidroksil pada atom logam dengan pemutusan pada salah satu ikatan logam alkoksida atau garam anorganik. Kemudian molekul yang telah terhidrolisis dapat bergabung membentuk hasil reaksi kondensasi, dimana dua logam digabungkan melalui rantai oksigen. Polimer-polimer besar terbentuk saat reaksi hidrolisis dan kondensasi berlanjut, yang akhirnya menghubungkan polimer-polimer tersebut ke dalam bentuk gel.

Untuk mendapatkan produk oksida, ada satu tahap lanjutan pada proses sol-gel yaitu perubahan bentuk gel menjadi produk oksida melalui drying dan firing. Gel biasanya tersusun atas material amorf yang terdapat pori-pori berisi cairan. Cairan ini harus dihilangkan sehingga gel menjadi xerogel atau dry gel melalui proses drying. Selama firing, xerogel atau dry gel mengalami densifikasi dan perubahan bentuk struktur kristal (menjadi glass atau kristalin).

 

Gel (gelation) adalah jaringan partikel atau molekul, baik padatan dan cairan, dimana polimer yang terjadi di dalam larutan digunakan sebagai tempat pertumbuhan zat  anorganik. Pertumbuhan anorganik terjadi di gel point, dimana energi ikat lebih rendah. Reaksinya adalah reaksi kondensasi, baik alkohol atau air, yang menghasilkan oxygen bridge untuk mendapatkan metal oksida.

 

Metode sintesis menggunakan sol-gel untuk material berbasis oksida berbeda-beda bergantung prekursor dan bentuk produk akhir, baik itu powder,  film, aerogel, atau serat. Struktur dan sifat fisik gel sangat bergantung pada beberapa hal, diantaranya :
•    Pemilihan bahan baku material
•    Laju hidrolisis dan kondensasi
•    Modifikasi kimiawi dari sistem sol-gel

Metode sol gel cocok untuk preparasi thin film dan material berbentuk powder. Tujuan preparasi ini agar suatu material keramik dapat memiliki fungsional khusus (elektrik, opik, magnetik, dll).  Metode sol gel memiliki keuntungan antara lain:
•    Untuk partikel halus, rentang ukuran 0,1 sampai beberapa mikron
•    Mudah dalam kontrol komposisi (kehomogenan komposisi kimia baik)
•    Temperatur proses rendah
•    Biaya murah