Synthese und Charakterisierung neuartiger Silica-Gele

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Der Einbau des Additivs N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid A1 verhindert ab einer Konzentration von 0,2 Gew.% dauerhaft die Schrumpfung nasser Silica-Gele durch repulsive Kräfte im SiO2-Netzwerk. Die Gelierdauer steigt mit zunehmender A1-Konzentration erheblich an. Ab 4,7 Gew.% bleibt die Probe flüssig, da die positive Ladung der SiO2-Cluster die Gelierung verhindert, während die Viskosität zunimmt. Rheologische Messungen zeigen, dass die Gelfestigkeit durch größere A1-Mengen geschwächt wird. Neutronenstreumessungen deuten darauf hin, dass A1 eine gewisse Ordnung im Gel bewirken kann. Die Silica-Gele klingen im hörbaren Frequenzbereich nach mechanischer Anregung, wobei sich die Frequenz im Laufe der Zeit zu höheren Werten verschiebt, was Rückschlüsse auf die Gelfestigkeit zulässt. Die überkritische Trocknung führt zu verstärkter Schrumpfung der Aerogele mit steigender A1-Menge, da das Additiv die Netzwerkfestigkeit reduziert. Die spezifische Oberfläche verringert sich ebenfalls, vermutlich durch den Verlust an Oberflächenrauhigkeit. Bei Calcinierung bei 600 °C verschiebt sich das Maximum der Porenradienverteilung zu kleineren Werten, und die Oberfläche der Aerogele wird nahezu unabhängig von der A1-Konzentration. IR- und thermogravimetrische Messungen bestätigen den Einbau des Additivs. Eine Kombination von A1 und NaCl führt in einem bestimmten Verhältnis zu Gelen, die nicht schrumpfen, wobei die Gelfestigk