geeliytymisen

Geeliytyminen on prosessi, jossa nestemäinen seos muuttuu geelimäiseksi rakenteeksi. Siinä muodostuu laaja verkosto, jossa molekyylit tai polymeriketjut sitoutuvat toisiinsa ja vangitsevat nestettä. Geeliytyminen voi tapahtua kemiallisesti, jolloin verkosto muodostuu kovalenttisista ristiinlinkityksistä, tai fysikaalisesti, jolloin vuorovaikutukset kuten vetysidokset, ioniset yhteydet tai hydrofobiset kontaktit riittävät verkoston muodostamiseen. Prosessi on riippuvainen lämpötilasta, kemiallisesta koostumuksesta ja vuorovaikutuksista.

Geelit ovat yleisiä sekä luonnollisissa että teollisissa järjestelmissä. Ne voivat olla hydrogeelejä, joissa suurin osa tilavuudesta on vettä, ja verkosto antaa mekaanisen tuen sekä läpäisevyyden ionisille ja pienille molekyyleille. Geeliytymisen ajastaminen ja kontrollointi ovat tärkeitä elintarvikkeiden, lääkkeiden ja materiaalien valmistuksessa sekä tutkimuksessa.

Tyypillisiä geelimateriaaleja ovat fyysiset geelit, kuten agarose ja alginaatit (joita vahvistetaan kalsiumilla), sekä kemialliset geelit, joissa verkko muodostuu kovalenttisesti (esim. polyvinyylialkoholi tai polyakryylamidigeelit). Hydrogeli-termillä viitataan vesipitoisiin geeleihin, jotka ovat laajasti käytössä bioteknologiassa ja lääketieteessä.

Ominaisuudet ja mittaus: Geeliytyminen muuttaa nesteen viskoelastisia ominaisuuksia. Geelin muodostuminen kirjallisessa mielessä määritellään verkoston laajuuden ja vasteen perusteella; rheologian avulla mitataan esimerkiksi säilytysmoduulia (G') ja häviömoduulia (G''), jotka kuvaavat geelin jäykkyyttä ja viskositeettia. Geelien käsittelyyn liittyy myös tarkastelua gelipisteen alueilla.

Sovellukset: Geeliytymistä hyödynnetään elintarvikkeissa, lääketieteessä ja bioteknologiassa, kudosinsinöönnissä, kosmetiikassa sekä ympäristötekniikassa. Esimerkkejä ovat elintarvikkeiden hyytelöt, hydrogeelit lääke- ja kudosalustoina sekä vesipitoisten polymeeriverkkojen käytöt ympäristötekniikassa.