Um gel é um sistema coloidal constituído por uma fase sólida contínua que envolve ou intercala uma fase líquida (frequentemente água). Comporta-se como um sólido e é elástico, embora seja constituído principalmente por líquido. Os géis são formados pela ligação cruzada de polímeros ou partículas coloidais, que formam uma rede tridimensional que envolve o líquido.
Os géis são fluidos não newtonianos, o que significa que as suas propriedades de fluxo não seguem as leis da viscosidade newtoniana clássica. Em contraste com os fluidos newtonianos, cuja viscosidade permanece constante, os fluidos não newtonianos, como os géis, reagem de forma diferente às forças de cisalhamento. A sua viscosidade pode mudar sob tensão mecânica, como a pressão ou o estiramento. Como resultado, os géis exibem propriedades viscosas sob deformação lenta, mas tendem a comportar-se de forma mais sólida ou elástica sob tensão rápida ou forte.
A ligação na parte líquida confere-lhe o carácter macroscópico de “sólido”. Os géis existem em vários tipos e formas e são frequentemente utilizados em produtos farmacêuticos ou como adesivos.
Uma variante especial dos géis são os chamados xerogéis, dos quais os agentes de inchaço são normalmente removidos. Exemplos de xerogéis são o gel de sílica seco ou a gelatina.
Os géis podem ser facilmente analisados por calorimetria diferencial de varrimento (Calorimetria Exploratória Diferencial – DSC), como é frequentemente feito no controlo de qualidade.
A curva mostra uma corrida DSC de nanopartículas de óxido de alumínio em matriz de gel, aquecida a uma taxa de aquecimento linear de 10 K/min numa atmosfera de azoto.
O sinal mostra dois efeitos significativos durante o funcionamento que vale a pena analisar mais de perto:
Na gama até 120 °C, há uma perda de água que é causada pela
mudança de massa
da amostra causada pela alteração do
Alteração de Cp
provocada pela alteração da massa da amostra, leva a um desvio da linha de base.
Como resultado deste efeito, permanece uma matriz de gel seco contendo nanopartículas – o chamado xerogel. A cerca de 200 °C dá-se uma transição de fase das nanopartículas da estrutura ordenada para a estrutura amorfa de óxido de alumínio, que pode ser vista como um pequeno pico agudo.
Estes dois efeitos são reprodutíveis e caracterizam bem o gel de nanopartículas.
