Polymeeriverkko

Polymeeriverkko on kolmiulotteinen, toisiinsa kiinnittyneiden polymeeriketjujen muodostama rakenne, jossa ketjut on sidottu toisiinsa poikkisidoksilla. Tällainen verkko on käytännössä ei-liukeneva, mutta usein solventtiin laajeneva aine, joka voi turvota ja palautua muodonmuutoksissa.

Rakenne ja ominaisuudet. Verkossa on solmukohtia (crosslinking points), joissa useat ketjut ovat kiinni toisissaan. Mesh-koko ja poikkisidosten tiheys määräävät verkon mekaaniset ominaisuudet, joustavuuden sekä sen, miten paljon verkko turpoaa vesiliuoksessa. Kovalenttiset verkot ovat yleensä jäykempiä ja kestävämpiä, kun taas fysikaalisesti verkottuneet verkot voivat olla joustavampia ja reagoivia lämpötilan, pH:n tai suolapäätöksen muutoksiin. Hydrogelleissa verkko muodostaa suuria vesikokoja, mikä mahdollistaa biologisen soveltuvuuden.

Syntetisointi ja luokat. Polymeeriverkkoja voidaan valmistaa kytkemällä polymeeriketjuja toisiinsa kemiallisesti tai fysikaalisesti. Kovalenttiset verkot syntyvät poikkisidoksilla esimerkiksi additiopolymeroinnin, kondensaatiopolymeroinnin tai monomeerien reagointi- varten käytettyjen ristiinnittyjien kautta (esim. epoksit, polyuretaanit). Fysikaaliset verkot muodostuvat ei-kovalenteista sidoksista, kuten vedysidoksista, ionisista interaatiosta tai aggregaatiosta (esimerkiksi alginaatit, kollageeni, polyvinyylialkoholi boraksin kanssa). Hydrogeelit ovat vesipitoinen esimerkki polymeeriverkosta.

Sovellukset. Polymeeriverkkoja käytetään biolääketieteessä kudosinsinööri-, läpipainopakkaukset, lääkevapautusjärjestelmät ja implanttien materiaalina sekä teollisuudessa suodattimina, eristeinä ja tiivistemateriaaleina. Myös nesteissä ja älymateriaalien, kudosmallien sekä itsekorjaavien ja responsiivisten verkkojen tutkimuksessa.

Esimerkkejä. Tunnettuja polymeeriverkkoja ovat polyakrylaami-verkot, polyetyleeniglykoli (PEG) -verkot, polyvinyylialkoholi (PVOH) -verkot sekä luonnollisista lähteistä valmistetut verkot kuten alginaatti- ja kollageeniverkot. Teoria: Flory-Rehner -teoria kuvaa verkon turvotusta ja sen mekaniikkaa.