Nanotecnologia-sílica

1. Introdução

1.1- Partículas de sílica

A sílica, ou dióxido de silício, é encontrada em várias formas incluindo sílicas cristalinas, sílicas vítreas e sílicas amorfas. O dióxido de silício, SiO2, é o composto binário de oxigênio e silício mais comum, sendo inclusive composto dos dois elementos mais abundantes na crosta da Terra. A sílica e seus compostos constituem cerca de 60% em peso de toda a crosta terrestre. [1]

Oito diferentes arranjos estruturais (polimorfos) do SiO2 ocorrem na natureza, no entanto sete dentre esses são mais importantes nas condições da crosta terrestre: a-quartzo, cristobalita, tridimita, moganita, keatita, coesita e stishovita. A unidade estrutural básica da maioria das formas da sílica e dos silicatos é um arranjo tetraédrico de 4 átomos de oxigênio ao redor de um átomo de silício centralizado, silício tetraédrico, SiO4. Pequenas variações na orientação da cela de silício tetraédrico com outra respectiva resulta no desenvolvimento de nova simetria, produzindo os diferentes polimorfos. Uma orientação totalmente aleatória destas unidades resulta nas variedades amorfas do material.

Comercialmente, a sílica é fonte do elemento silício e é usada em grande quantidade como um constituinte de materiais de construção. A sílica também possui numerosas aplicações especializadas, como cristais piezoelétricos.

Na sua forma amorfa é utilizada como dessecante, adsorvente, carga e componente catalisador. Na sua forma vítrea é muito utilizada na indústria de vidro e como componentes óticos. Partículas de sílica são materiais básicos na indústria de vidro, cerâmicas e refratários, e são uma importante matéria prima na produção de silicatos solúveis, silício e seus derivados.[3] A sílica é também um aditivo comum para a indústria de alimentos, e que é utilizada principalmente como agente de fluidez em alimentos em pó e ou agente de absorção de água.

A sílica gel é muito utilizada como substrato na preparação de filmes finos pelo fato de apresentar alta resistência mecânica e elevada porosidade.

Partículas de sílica extraídas de fontes naturais (quartzo, tridimita, cristobalita) podem conter impurezas, como metais. Para muitas aplicações científicas e industriais a presença dessas impurezas é um problema e por isso, a obtenção de sílica sintética é uma alternativa amplamente utilizada. Através das rotas sintéticas, é possível controlar o tamanho das partículas, a morfologia, porosidade e outros parâmetros.

O principal método de obtenção de nanopartículas de sílica é pelo processo Sol-gel. O processo envolve a hidrólise e condensação de alcóxidos metálicos, como o Tetraetilortosilicato (TEOS, Si(OCH2H5)4) na presença de ácidos ou bases como catalisadores. Muitas pesquisas na área de Nanociência e Nanotecnologia vêm sendo desenvolvidas com objetivo de descobrir condições e metodologias capazes de controlar características importantes das nanopartículas como tamanho, porosidade, estado de agregação e área superficial.