Techniklexikon

Gele

Von Gelatine abgeleitete Bezeichng. aus der Kolloidchemie (Kolloide) für formbeständige, leicht deformierbare disperse (Dispersion) Systeme aus mindestens zwei Komponenten. Ist das Dispersionsmittel Wasser, spricht man von Hydrogel, bei Luft von Aerogel. Festkörperphysik, disperse Materialien, in denen die dispergierte Substanz ein dreidimensionales Netzwerk in einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) bildet. Gele bestehen aus Kettenmolekülen (z.B. Si-O-Si-Ketten in Silicatgelen), die sich zu Clustern zusammenfinden und schliesslich ein unregelmässiges Netzwerk aufbauen, weshalb sie zu den ungeordneten Festkörpern zählen. Die Strukturgrössen reichen vom Nanometer- bis Millimeterbereich, wobei der Anteil des Dispersionsmittels bis zu 99 % betragen kann. Gele werden mit der Sol-Gel-Methode hergestellt. Bei Trocknung des Gels entstehen in der Regel sogenannte Xerogele, in denen die netzartigen Strukturen durch Kapillarkräfte in den Poren zusammengepresst sind. Getrocknete Gele sind extrem hydrophil und werden z.B. zur Trocknung und Reinigung von Gasen, in der Elektrophorese und der Katalysetechnik verwendet. Durch geeignete Druck- und Temperaturerhöhung in den überkritischen Bereich der Flüssigkeit kann die Kapillarwirkung durch das Verschwinden der Flüssigkeits-Dampf-Grenzfläche aufgehoben werden, so dass die hochporöse Gelstruktur erhalten bleibt und sogenannte Aerogele entstehen (Pulver und poröse Materialien). SiO₂-, Al₂O₃-, TiO₂-Aerogele sind nahezu perfekte Isolatoren und Dämmstoffe.