Hybrid aerogels and bioactive aerogels under uniaxial compression: an in situ saxs study

Abstract

The complex structure of hybrid organic/inorganic aerogels is composed by an inorganic phase covalently bonded to an organic chain forming a copolymer. Conventional hybrid aerogels were studied as well as bioactive hybrid aerogels, that is, aerogels with a calcium active phase added. In this work, the relationship between mechanical response and nanostructure was studied, using a specifically designed sample-holder for in situ uniaxial compression obtaining at the same time the small-angle X-ray pattern from synchrotron radiation (SAXS). Structural elements can be described as a particulated silica core surrounded by the organic chains. These chains are compressed on the direction parallel to the load, and a relationship between macroscopic uniaxial compression and particle and pore deformations can be established.

La compleja estructura de los aerogeles híbridos orgánico/inorgánicos está compuesta por una fase inorgánica de sílice, unida mediante enlaces covalentes a una red de cadenas orgánicas. Se han estudiado composites híbridos convencionales y bioactivos, esto es, con una fase activa de calcio añadida. En este trabajo se ha investigado la relación entre la respuesta mecánica y la nanoestructura, con ayuda de un portamuestras específicamente diseñado para el estudio in situ de muestras bajo compresión uniaxial, a la vez que se obtiene el espectro de rayos-X a bajo-ángulo de radiación sincrotrón (SAXS). Los elementos estructurales se pueden describir como núcleos particulados de sílice rodeados de las cadenas orgánicas. Estas, se comprimen en la dirección paralela a la carga pudiéndose establecer una relación entre la compresión uniaxial macroscópica y la deformación de las partículas y poros que forman la estructura