Gelbildning

Gelbildning är processen där ett flytande medium omvandlas till ett gel, ett tre-dimensionellt nätverk som fångar vätskan och gör systemet viskoelastiskt. I ett gel uppträder vätskefasen immobiliserad inom nätverket, vilket ger materialet egenskaper som liknar både vätska och fast ämne beroende på betingelserna.

Det finns två huvudmekanismer för gelbildning: kemisk och fysisk gelation. Vid kemisk gelation korslänks polymerer genom kovalenta bindningar eller starka bindningar som inte lätt bryts, vilket ger ett stabilt och beständigt nätverk. Vid fysisk gelation bildas nätverket genom reversibla interaktioner som vätebindningar, jonbindningar eller partiell kristallisation; dessa geler kan oftast lösas upp eller omformas vid förändrade förhållanden.

Faktorer som styr gelbildning inkluderar polymerkoncentration, kors­länkningstyper och -densitet, temperatur, pH och jonstyrka. Gelpunkten är den kritiska övergången där ett oändligt nätverk först bildas och vätskan blir del av gelstrukturen. Olika system kräver olika villkor, till exempel agarose eller gelatin som gelbildas vid kylning, och alginat som gelerar vid tillsats av calciumjoner.

Vanliga material och tillämpningar inkluderar hydrogeler baserade på polymerer som gelatin, agarose, alginat och karrageenan; oorganiska geler som kiselsyra; och multifasgel i livsmedel, medicin, läkemedelsleverans och vävnadsteknik. Egenskaper som vatteninnehåll, sväljningsförmåga och mekanisk styrka avgör användningen. Gelbildning kan också vara en utmaning i industriella sammanhang där oönskad gelbildning påverkar processer och produkter.