Un gel es un sistema coloidal formado por una fase sólida continua que encierra o intercala una fase líquida (a menudo agua). Se comporta como un sólido y es elástico, aunque está formado principalmente por líquido. Los geles se forman por la reticulación de polímeros o partículas coloidales, que forman una red tridimensional que encierra el líquido.
Los geles son fluidos no newtonianos, lo que significa que sus propiedades de flujo no siguen las leyes de la viscosidad newtoniana clásica. A diferencia de los fluidos newtonianos, cuya viscosidad permanece constante, los fluidos no newtonianos como los geles reaccionan de forma diferente a las fuerzas de cizallamiento. Su viscosidad puede cambiar bajo tensión mecánica, como la presión o el estiramiento. En consecuencia, los geles presentan propiedades viscosas en caso de deformación lenta, pero tienden a comportarse de forma más sólida o elástica en caso de esfuerzos rápidos o fuertes.
El enlace en la parte líquida le confiere el carácter macroscópico de «sólido».
Los geles se presentan en varios tipos y formas, y a menudo se utilizan en productos farmacéuticos o como adhesivos.
Una variante especial de los geles son los llamados xerogeles, a los que normalmente se les eliminan los agentes hinchantes.
Ejemplos de xerogeles son el gel de sílice seco o la gelatina.
Los geles pueden analizarse fácilmente mediante calorimetría diferencial de barrido (Calorimetría Diferencial de Barrido – DSC), como se hace a menudo en el control de calidad.
La curva muestra una corrida DSC lineal de nanopartículas de óxido de aluminio en matriz de gel, calentadas a una velocidad de calentamiento lineal de 10 K/min en atmósfera de nitrógeno.
La señal muestra dos efectos significativos durante el proceso que merece la pena analizar con más detalle:
En el intervalo de hasta 120 °C, se produce una pérdida de agua, lo que provoca un desplazamiento de la línea de base debido al cambio de Cp provocado por el cambio de masa de la muestra.
Como resultado de este efecto, queda una matriz de gel seca que contiene nanopartículas, el denominado xerogel. Alrededor de los 200 °C, se produce una transición de fase de las nanopartículas de una estructura de óxido de aluminio ordenada a una amorfa, que puede reconocerse como un pequeño pico agudo.
Estos dos efectos son reproducibles y caracterizan bien el gel de nanopartículas.
