Swellingscapaciteit

Swellingscapaciteit is de capaciteit van een materiaal om te zwellen wanneer het wordt blootgesteld aan een oplosmiddel of vocht. Het beschrijft hoeveel solvent het materiaal kan opnemen en de daarmee samenhangende toename in massa en/of volume onder bepaalde condit ies. De term wordt toegepast in verschillende vakgebieden, zoals geotechniek, materialenwetenschap en voedselwetenschap. Bij polymeren en gels verwijst swellingscapaciteit vaak naar de hoeveelheid oplosmiddel die een droog polymeer kan absorberen, meestal uitgedrukt als een swelling ratio. Bij kleimineralen verwijst het naar de uitzetting van lagen of poriën door waterintercalatie, wat porositeit en mechanische eigenschappen beïnvloedt.

Metingen en formules: swellingcapaciteit wordt doorgaans aangegeven met een swelling ratio. Een massa-based maat is bijvoorbeeld qm = (m_swollen - m_droog) / m_droog, terwijl een volume-based maat qv = (V_swollen - V_droog) / V_droog kan zijn. Metingen gebeuren onder gedefinieerde omstandigheden zoals temperatuur, oplosmiddel en ionengehalte. Bij some systemen kan het zwellen gekarakteriseerd worden door zwellingsdruk wanneer zwelling is beperkt door mechanische grenzen.

Factoren: de mate van zwelling hangt af van de interacties tussen water en het materiaal, de crosslink-density bij polymeren, de ionische sterkte en pH (voor polyelectrolyten), temperatuur en de porositeit. Hogere affiniteit voor het oplosmiddel, lagere kruislinging en gunstige omgevingscondities vergroten de swellingscapaciteit.

Toepassingen en beperkingen: belangrijke toepassingen zijn geotechniek (schommelingsverschijnselen door kleisoorten), farmacie en geneeskunde (gels voor afgifte), en materialenwetenschap (zwelbare polymeren en_gate-barrière materialen). Zwelling kan echter hysteresis vertonen en niet-uniform zijn, afhankelijk van structuur en belaste toestand.

Zie ook: hydrogels, swelling clays, porositeit, osmose.

---