polymeeriverkostoja

Polymeeriverkostot ovat kolmiulotteisia makromolekyylijärjestelmiä, joissa polymeriketjut ovat toisiinsa kytkettyjä joko kemiallisesti tai fysikaalisesti. Verkon solmupisteet muodostavat jatkuvan rakenteen, joka ei yleensä liukene, vaan voi turvota liuottimessa. Verkon ominaisuudet riippuvat ristikkäisten tiheydestä, ketjujen pituudesta ja verkon topologiasta, mikä vaikuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin sekä neste- ja liukosvasteeseen.

Verkostot syntyvät kahdella pääperiaatteella: kemiallisella ristikkäisellä kytkennällä ja fysikaalisella ristikkäisidonnalla. Kemiallinen ristikkäisitys muodostaa kovalenttiset sidokset, esimerkiksi kumissa tapahtuva vulkanisaatio tai epoksiverkostoituminen. Fysikaaliset verkot muodostuvat vahvojen vuorovaikutusten kautta, kuten H-sidosten, ionisidosten tai kristallisten alueiden avulla. Säteilyllä voi myös aiheuttaa verkostoitumista ilman katalyyttisiä reaktioita.

Ominaisuudet määräytyvät erityisesti ristikkäiden tiheydestä ja topologiasta. Suurempi ristikkäiden määrä johtaa jäykempään ja vähemmän turpoavaan verkostoon, kun taas harvempi verkko on pehmeämpi ja turpoaa enemmän. Turvotus sekä mekaaninen vaste voidaan kuvata teoreettisesti, esimerkiksi Flory-Rehner -mallin kautta, ja moduuli kasvaa ristikkäisten määrän kasvaessa.

Käyttökohteita ovat elastomeeriset materiaalit kuten vulkanisoidut kumit, hydrogeelit biolääketieteessä sekä erilaiset hartsi- ja polymeeriverkostot, kuten silikoniverkostot PDMS sekä epoksi- ja polyuretaaniverkostot.

Ominaisuuksien arvioinnissa käytetään mekanisia ja kemiallisia mittauksia, kuten DMA-mittauksia, swelling-testejä sekä gel fraction -mittauksia, jotka antavat tietoa verkoston tiheydestä ja eheydestä.

---