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MTMS-based aerogel gelation kinetics - experimental study and theoretical model parametrisation of skeleton mass growth

Klimek, Monika K. und Nowak, Bartosz und Bialuschewski, Danny und Milow, Barbara und Gac, Jakub M. (2025) MTMS-based aerogel gelation kinetics - experimental study and theoretical model parametrisation of skeleton mass growth. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (732), Seite 139224. Elsevier. doi: 10.1016/j.colsurfa.2025.139224. ISSN 0927-7757.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 10 Dezember 2027 - Postprintversion (akzeptierte Manuskriptversion)
2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775725031280?via%3Dihub

Kurzfassung

Despite years of studying the synthesis and parameters of silica and organosilica aerogels, many gaps in knowledge remain. Most studies on silica aerogels focus on how specific variables affect the material’s final morphology or other properties. Only a few articles have attempted to correlate the influence of synthesis variables with condensation kinetics. However, these articles often only analyse changes in gelation time under specific reaction conditions or reagent types and ratios. This paper introduces a novel approach using UV-Vis spectroscopy to observe and analyse the condensation kinetics of methyltrimethoxysilane (MTMS)-based gels. This method allowed for real-time monitoring of skeletal mass growth by observing increases in the absorbance curve. Investigating eight samples, differing solely in the solvent-to-water ratio, which affected the final morphology of the samples, allowed for analysis of the connection between gelation kinetics and the microscopic phase separation mechanism. The experimental results showed that, for each sample, the growth of skeletal mass during condensation, as observed via UV-Vis, could be divided into three subsequent stages, with durations varying between samples. Combining these results with a proposed theoretical framework enables linking the final material’s morphology with the reaction order (ranging between 2 and 3) and reaction rate constants of the condensation process. Furthermore, differences between gelation time and skeletal mass growth time were explained through microscopic phase separation mechanisms and the role of hydrophobic interactions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221536/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:MTMS-based aerogel gelation kinetics - experimental study and theoretical model parametrisation of skeleton mass growth
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Klimek, Monika K.monika.klimek3.dokt (at) pw.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nowak, Bartoszbartosz.nowak (at) pw.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bialuschewski, DannyDanny.Bialuschewski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-1469-2753201768971
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Gac, Jakub M.jakub.gac (at) pw.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Dezember 2025
Erschienen in:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.colsurfa.2025.139224
Seitenbereich:Seite 139224
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-7757
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Condensation kinetics; Sol-gel transition; UV-Vis spectroscopy; MTMS; Silica aerogel; Mass growth;
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Bialuschewski, Danny
Hinterlegt am:08 Jan 2026 09:46
Letzte Änderung:08 Jan 2026 09:46

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