Risk Response: Recovery Methods and Service Differentiation

As novas formas de tecnologias de informação baseiam-se na transdução de sinais ópticos utilizando lasers, fibras ópticas, óptica não linear, etc. O método sol-gel tem sido intensivamente explorado de forma a obter componentes ópticos a baixa temperatura. Consideremos alguns exemplos.

3.3.1.1. Vidros não dopados

Por exemplo, as redes de difracção em guias de onda são normalmente utilizadas em óptica integrada como filtros de banda estreita, divisores de feixe, elementos de focagem, etc. Essas redes são tipicamente fabricadas através de radiação de escrita ou métodos holográficos. Utilizando a tecnologia sol-gel na sua produção, estas redes podem ser obtidas através da impressão de um molde com o padrão desejado no gel quando este ainda não completou as ligações cruzadas na sua estrutura [38].

Em aplicações em que são utilizados componentes ópticos delicados, tais como fibras ópticas, a incorporação de óxido de azoto na estrutura de silício do vidro é desejada, uma vez que melhora as características mecânicas, térmicas e químicas [39]. A preparação dos vidros com óxido de azoto é difícil de conseguir devido às temperaturas elevadas que são necessárias e estão limitados a uma composição de 12% de nitrogénio. A produção de uma fibra a partir de uma solução sol-gel com subsequente tratamento térmico em ambiente amoniacal conduziu à obtenção de uma composição em nitrogénio de 32% [40].

3.3.1.2. Vidros dopados

Algumas aplicações destes materiais derivam do facto de ser possível dopar a estrutura de silício com moléculas orgânicas, conferindo assim características desejadas ao material. Podem ser encontrados exemplos na área da construção de lasers, melhoria do comportamento de materiais ópticos não lineares (NLO – non linear optical) [41], fotocromismo [42], etc.

Na área da construção de lasers, temos o exemplo da alteração da gama de emissão do laser quando se utiliza uma matriz de óxido de polipropileno ligado covalentemente a trietoxisilano onde foi incorporado Coumarin-153, como elemento activo do laser [43].

Os materiais NLO apresentam características interessantes devido à sua utilização como duplicadores de frequência, interruptores ópticos, guias de onda, efeito electro-óptico linear, etc. Os materiais utilizados nesta área, são normalmente obtidos pela incorporação de cromóforos com hiperpolarização microscópica em polímeros. A falta de estabilidade temporal do comportamento não linear a temperaturas mais elevadas impede a implementação destes materiais. A tecnologia sol- gel tem permitido a incorporação de cromóforos NLO em filmes com elevada qualidade e que melhoram a estabilidade térmica [44].

3.3.1.3. Lentes de Contacto

Os materiais que constituem as lentes de contacto para utilização sobre a córnea do olho deverão satisfazer um conjunto de critérios tais como, flexibilidade, dureza, índice de refracção, transparência, estabilidade química, molhabilidade e serem biologicamente inertes.

Também na área da fabricação de lentes de contacto os materiais fabricados pelo processo sol-gel têm mostrado ser uma alternativa interessante aos materiais normalmente utilizados [45].

3.3.2. CATALISADORES

Devido à natureza porosa das estruturas de sílica, estas têm sido extensivamente utilizadas como materiais catalíticos. São duas as características que se destacam nestas estruturas, sendo a primeira o elevado número de grupos hidroxilo na superfície que poderão actuar como catalisadores ácidos, e a segunda a possibilidade de ligar à superfície metais que actuarão como centros activos de catálise. Essa ligação pode ser realizada através de a) dopagem da solução inicial com o precursor metálico [46], b) deposição pós-síntese do metal na superfície da estrutura de sílica [47], e c) ligação de complexos metálicos a ligandos que estão ligados covalentemente à estrutura de sílica [48].

3.3.3. FILMES

As técnicas de sol-gel oferecem muitas vantagens no que diz respeito à deposição de filmes pois permitem a deposição de filmes finos e homogéneos em substratos de grande dimensão e com uma forma curva utilizando técnicas de deposição simples. Além disso, ainda permitem a obtenção de multicamadas de filme.

A deposição simples permite obter filmes de condução, filmes de passivação, filmes porosos, filmes para controlo óptico ou anti-reflexo, filmes de promoção ou resistência à adesão, filmes biocompatíveis, e muitos outros.

Como exemplo de utilização de filmes de sol-gel na indústria, empresas como Nippon Sheet Glass, Asahi Glass Company, e Central Glass Company, no Japão, introduziram aplicações com géis fotocatalíticos, filmes anti-humidade, aerogeis hidrofílicos, deposição de filmes na indústria automóvel e fabrico de ecrãs de televisão.

Após estudos intensivos para aplicação de filmes de sol-gel no ecrã de televisões, a Toshiba iniciou em 1922 a aplicação de um filme de absorção de sílica-zircónio com um pigmento orgânico e que melhorava significativamente o contraste de cores por absorção de luz nos 570 nm. A qualidade das cores apresentadas na televisão foi também significativamente melhorada com a aplicação de um filme anti-reflexo no ecrã [49].

3.3.4. MEMBRANAS

As operações de filtração e separação realizadas na microescala requerem a utilização de membranas. A propriedade principal destes materiais consiste na capacidade de reter selectivamente moléculas por um processo de exclusão baseado no tamanho destas. Esta capacidade deve-se à sua estrutura porosa altamente regular de dimensões moleculares. No entanto, existem ainda membranas que cumprem a sua função através de um processo electrostático ou hidrofóbico. A maioria das membranas existentes é constituída por materiais poliméricos devido à facilidade com que podem ser produzidos. A utilização de materiais cerâmicos apresenta algumas vantagens em relação aos orgânicos, tais como longevidade elevada, resistência à deformação no caso de utilizadas em processos de alta pressão, estabilidade química, resistência a temperaturas elevadas (ex. processos de esterilização), imunes à acção de bactérias, etc [50].

A tecnologia sol-gel tem a vantagem de a porosidade ser uma característica inerente aos materiais produzidos desta forma, assim como a facilidade de manipulação do tamanho de poros e da química de superfície de filmes.

Uma das áreas de aplicação destas membranas cerâmicas é a separação de gases, onde por exemplo, filmes à base de silício e alumina são utilizados na separação de hidrogénio, nitrogénio e outros gases [51, 52].

A análise cromatográfica é uma área extensiva à da utilização de membranas e também aqui se encontram aplicações dos materiais sol-gel. Estes materiais podem ser utilizados na construção da própria coluna, como é o exemplo a construção de colunas multi-capilares de sol-gel para análise rápida em cromatografia gasosa de hidrocarbonetos leves [53]. Outro exemplo utiliza colunas de sol- gel funcionalizadas com grupos fenil distribuídos ao longo da matriz para interacção cromatográfica.

Estas colunas são utilizadas em electrocromatografia capilar para separação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos [54].

Técnicas cromatográficas também são habitualmente utilizadas na determinação de quantidades vestigiais de espécies químicas. Uma nova tecnologia envolve a utilização de materiais sol-gel para concentrar quantidades muito baixas de componentes químicos (microextracção capilar) para posterior análise utilizando técnicas de cromatografia gasosa. Esta técnica permite detecção de componentes tais como aldeídos, cetonas, clorofenóis, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e álcoois, em quantidades na ordem de 1 em 1015 partes [55].