Phương pháp sol - gel là kỹ thuật tổng hợp hoá keo sử dụng phương pháp hóa học ướt nhằm tạo ra vật liệu có hình dạng mong muốn ở cấp độ nano tại nhiệt độ thấp.
Quá trình sol - gel là một quá trình hóa lý liên quan đến sự chuyển đổi của một precursor theo mô hình precursor > sol > gel. Quá trình này xảy ra trong dung dịch lỏng và các tiền chất như các oxide hoặc các muối kim loại thông qua các phản ứng thuỷ phân và phản ứng ngưng tụ, từ đó dẫn đến hình thành pha mới – là Sol.
- Sol là trạng thái ổn định của các hạt rắn có kích thước khoảng 0.1 đến 1μm trong chất lỏng, trong đó chuyển động Brown làm lơ lửng các hạt.
- Gel là hệ phân tán dị thể, gồm chất rắn có cấu tạo mạng không gian 3 chiều với độ rỗ xốp cao bên trong chứa chất lỏng.
- Precursor là những phân tử ban đầu tạo thành hạt keo.
Quá trình Sol-gel trên thực tế khá phức tạp nhưng có thể đưa về 2 quá trình chính là thuỷ phân và ngưng tụ.
Các hạt sol tồn tại trong dung dịch đến một thời điểm các hạt sẽ hút lẫn nhau để trở thành những phần tử lớn hơn. Sự phát triển của các hạt trong dung dịch là sự ngưng tụ, làm tăng số liên kết kim loại – oxide – kim loại tạo thành một mạng lưới trong khắp dung dịch từ đó tạo thành một hệ gel. Dưới tác động của nhiệt độ cao, gel chuyển từ pha vô định hình sang pha tinh thể.
Phương pháp sol – gel là phương pháp tiên tiến, tối ưu với nhiều ưu điểm như: tạo ra màng phủ liên kết mỏng để mang đến sự kết dính rất tốt giữa vật kim loại và màng, tạo màng dày cung cấp cho quá trình chống sự ăn mòn, sản phẩm có độ tinh khiết cao, tạo được hợp chất với độ pha tạp lớn, độ khuếch tán đồng đều, dễ chế tạo nano thay đổi thành phần,... Ngoài ra, đây là phương pháp hiệu quả, kinh tế, đơn giản để sản xuất màng có chất lượng cao phù hợp với mô hình thí nghiệm ở các trường đại học, viện nghiên cứu tạo điều kiện cho sinh viên tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về các cấu trúc nano, khoa học vật liệu. Tuy nhiên, vật liệu chế tạo bằng phương pháp sol – gel vẫn còn những hạn chế như: độ chống mài mòn yếu, độ xốp rất khó để điều khiển, khi xử lí ở nhiệt độ cao dễ bị rạn nứt, những vật liệu thô chi phí cao, hao hụt nhiều trong quá trình tạo màng...