بسپارش یا پلیمریزاسیون یک واکنش شیمیایی است که در آن مولکولهای کوچک و ساده که به اصطلاح تکپار ‏‎(Monomer) ‎‏ نامیده می‌شوند، با یکدیگر پیوند برقرار کرده و مولکولی بزرگ با وزن مولکولی چندین برابر ‏مولکول اولیه به وجود می‌آورند‎.‎
‏ دو روش کلی برای شکل‌دهی مولکول‌های بزرگ از تکپارهای کوچک وجود دارد‎: ‎بسپارش افزایشی ‏‎ ‎‎(Addition polymerization) ‎‏ ‏‎ ‎و بسپارش تراکمی‎ (Condensation polymerization) ‎در فرآیندی ‏که بسپارش افزایشی نامیده می‌شود تکپارها بدون از دست دادن مولکول‌های خود به یکدیگر متصل می‌شوند. ‏بعضی مثالها در مورد بسپارهای افزایشی همچون پلی اتیلن ‏‎(PE) ‎‏ پلی پروپیلن ‏‎(PP) ‎‏ پلی استایرن ‏‎(PS) ‎‏ ‏پلی وینیل استات‎(PVAS) ‎‏ و پلی تترافلوئورواتیلن یا تفلون‎(PETFE) ‎‏ و بیشتر گرمانرم‌ها و برخی ‏گرماسخت‌ها است. در بسپارش تراکمی, متصل شدن تکپارها به یکدیگر با حذف اتمها یا گروههای اتمی همراه ‏است (نظیر آب و ...). نمونه بسپارهای تراکمی‎ , ‎پلی آمید‎(‎‏ نایلونها‎) ‎پلی استرها و بعضی پلی یورتانها است . در ‏سال 1952 فلوری طبقه بندی فوق را اصلاح و واکنشهای بسپارش را به دو گروه واکنشهای بسپارش مرحله‌ای‎ ‎‎(Step reaction) ‎‏ و زنجیره‌ای‎ (Chain reaction) ‎تقسیم بندی کرد. طبقه بندی مذکور بر اساس این ‏نظریه بود که در بسپارش‌های مرحله‌ای کلیه ی تکپارها از ابتدا تبدیل به دوپار (دو تکپار به هم چسبیده) و ‏سپس سه‌پار (سه تکپار به هم چسبیده) و چهارپار و الی آخر می‌شوند ولی در بسپارش زنجیره‌ای تنها ‏تکپارهایی قابلیت تبدیل شدن به دوپار (دیمر) را دارند که بتوانند در ابتدای امر (رادیکاله یا یونیده) شوند . در ‏مرحله ی بعدی نیز همین دوپارها هستند که به تکپارهای دیگر حمله می‌کنند و طول زنجیر خود را می ‏افزایند و به سرعت به زنجیر بلندی تبدیل می‌شوند‎.‎
‏ برای بررسی جوانب پدیده ی بسپارش، این اتفاق را بر روی نانوذرات سیلیکون در نظر میگیریم. شکل ‏صفحه ی بعد مربوط به یک فرایند بسپارش برروی نانوذرات سیلیکا را نشان می دهد. نانوذرات بعد از انجام ‏یکسری عملیات سطحی آماده ی پذیرش عوامل فعال سطحی هستند. این عوامل فعال که حاوی ماده ی سیلان ‏هستند می توانند برروی سطح چسبیده و یک لایه ی مولکولی را تشکیل دهند. پس از چسبندگی اولیه با ‏اعمال حرارت یک مرحله از بسپارش شروع شده و پس از حرارت دهی با اعمال آبکافت یک پلی آمفوفیلیک ‏به شکل پرز بر روی نانوذرات تشکیل می شود.‏

شکل1-مراحلCondensation بر روی نانو ذرات سیلیکا

آبکافت و بسپارش تراکمی

مهمترین بخش در فرآیند سل ژل مرحله انجام واکنش های آبکافت و بسپارش تراکمی می باشد،‌ در زمان ژل ‏شدن وقایع مربوط به رشد زنجیر پلیمری و برهمکنشهای بین کلوئیدها به طور قابل توجهی کاهش می یابد و ‏ساختار ماده یخ می زند و عملیات بعد از ژل شدن ( ایجینگ ،‌ خشک شدن ، پایدارکردن و تراکم ) ساختار ‏اولیه را تغییر می دهد اما ساختار نتیجه شده کاملاً‌ به ساختار اولیه بستگی دارد. عامل تعیین کننده ساختار ‏ژل نسبت سرعت آبکافت ‏KH‏ به سرعت تراکم ‏KC‏ می باشد. فاکتورهای زیادی سینتیک آبکافت و تراکم را ‏تحت تاثیر قرار می دهند که این دو واکنش اغلب هم زمان صورت ‏‎ ‎می گیرند. مهمترین متغیرها عبارتنداز دما، ‏ماهیت و غلظت الکترولیت،‌ ماهیت حلال و نوع الکوکسید . فشار نیز فرآیند ژل شدن را تحت تاثیر قرار می ‏دهد. ‏‎ KH‏ با فشار افزایش می یابد اما معمولاً‌ به عنوان متغیر فرآیند به کار نمی رود‎.‎
فاکتور بارز در کنترل سرعت آبکافت ‏PH‏ می باشد. اگر چه ماهیت اسید هم نقش مهمی دارد به طوری که ‏افزایش مقدار کمی ‏HCL‏ ، ‏KH‏ را تا 1500 برابر افزایش می دهد اما استیک اسید اثر کمتری دارد. واکنش ‏آبکافت وابسته به دما نیز می باشد. مثلاً‌ سرعت واکنش آبکافت ‏TEOS‏ وقتی که دما از ‏C‏ ْ 20 به ‏C‏ ْ 450 ‏افزایش می یابد 10 برابر می شود. نوع حلال نیز در سرعت آبکافت موثر است. آزمایش ها نشان داده اند که ‏KH‏ ‏در حلال های مختلف به صورت زیر تغییر می کند:‏
‏ ‏
فرم آمید < دی اکسان < دی متیل فرم آمید < متانول < استونیتریل

مثلا ‏KH‏ در استونیتریل حدود 20 برابر بزرگتر از ‏KH‏ در فرم آمید است و بالاخره ماهیت گروه الکوکسید ‏روی اتم سیلیکون نیز بر روی ثابت سرعت موثر است. هرچه گروه الکوکسید بلندتر باشد ‏KH‏ کمتر است.‏
‏ مفیدترین تکنیک بررسی واکنشهای آبکافت و تراکم در سیلیکون الکوکسیدها‎ Si-nmr ‎می باشد. این ‏تکنیک امکان تعیین غلظت گونه های مختلف ‏Si(OR)x(OH)y‏ و دیمر این مولکلول فراهم می کند و پیک ‏Si – nmr‏ هر منومر و دیمر و الکوکسید فلزی کاملاً‌ قابل تشخیص هستند. درشرایط اسیدی بسپارش بیشتر ‏به صورت خطی صورت می گیرد. در شرایط بازی بسپارش بیشتر به صورت شاخه ای بوده و اتصالات عرضی ‏بیشتری بوجود می آید. ‏
در عمل یک پیش ماده الکوکسید مانند ‏‎4‎‏ (‏OR‏)‏Si ‎‏ با اختلاط در آب‎ ‎آبکافت می گردد. که ‏R ‎‏ می تواندCH3 ‎‏ (‏‎ ‎TMOS‏ ) یا ‏‎ C2H5‎‏ ( ‏TEOS‏ ) یا ‏C3H7‎‏ باشد.‏

شکل2- واکنش مولکولی مراحل هیدروز لیز و تراکم

به محض ظاهر شدن هر گونه آبکافت شده واکنش تراکم صورت می گیرد. سیلیکا هیدراته چهار وجهی در ‏واکنش تراکم تشکیل پیوند≡‏‎ Si‏– ‏O‏ – ‏Si‏≡ را می دهد.‏

بر روی مابقی پیوندهای ‏OH‏ – ‏Si‏ واکنش چند تراکمی رخ داده و سرانجام شبکه ‏SiO2‎‏ نتیجه میشود. آب و ‏الکل بدست آمده از واکنش در خلل و فرج شبکه باقی می ماند.‏
در هنگام اختلاط درنقاط بیشماری از محلول ‏H2O‏ / ‏TMOS‏ واکنش آبکافت و بسپارش تراکمی آغاز می-‏گردد. وقتی پیوندهای ‏Si‏ - ‏O‏ - ‏Si‏ به مقدارکافی دریک بخش تشکیل شد، مواد از خود خواص ذرات ‏کلوئیدی یا سل را نشان می دهند. اندازه ذرات سل و اتصالات عرض بین ذرات یعنی دانسیته ، بستگی به ‏PH‏ ‏و ‏R‏ دارد که ‏R‏ مقدار زیر می باشد:‏
Si(OR)4 ‎‏ ‏H2O /‎‏ = ‏R

شکل صفحه بعد این تحول را به صورت فرمول شیمیایی نمایش می دهد.‏

شکل3- پلیمری شدن