polymeriverkon

Polymeriverkko on kolmiulotteinen, ristiinliitetty polymerijärjestelmä, jossa polymeeriketjut ovat kiinnittyneitä toisiinsa joko kovalenttisesti tai fyysisesti. Tämä rakenne mahdollistaa verkon muodon säilyttämisen ja liuottimessa tapahtuvan paisumisen, mikä johtaa geelimäiseen tai elastiseen materiaaliin. Polymeriverkkoja voidaan tyypillisesti luokitella hydrogeeleiksi sekä elastomeereiksi riippuen liuottimen vaikutuksesta ja rakenteesta.

Verkon ominaisuudet määräytyvät ristiinlinkittymisen tiheyden, ketjujen pituuden ja vuorovaikutusten voimakkuuden mukaan. Kovalenttiset verkot ovat yleensä kestäviä ja lämpötilariippuvaisia, kun taas fyysiset verkot reagoivat herkästi ympäristön muutoksiin kuten lämpötilaan, pH:hon ja liuottimeen. Paisumisessa mallina käytetään esimerkiksi Flory-Rehner -teoriaa, jossa vuorovaikutukset määräävät paisumisasteen.

Verkkoja voidaan muodostaa sekä kovalenttisesti että fyysisesti. Kovalenttinen ristiinlinkitys syntyy kemiallisilla reaktioilla, joissa pysyviä sidoksia muodostuu solmukohtiin. Fyysiset verkot syntyvät vuorovaikutusten, kuten ionien, vetysidosten tai kiteytymisen kautta. Esimerkkejä hydrogeeleistä ovat polyakrylaatti- ja polyetyleeniglykoli -verkot sekä alginaattiverkko. Elastomeerisiä verkkoja käytetään muun muassa kumituotteissa ja pehmeissä muovikompositioissa.

Käyttökohteita ovat biolääketiede ja bioteknologia (kudosrakenteiden tuki, kudosinsinöintiin liittyvät geelit sekä lääkkeiden vapautumisen hallinta hydrogeeleissä), ympäristö- ja lääketeknologia (ioninvaihtajat, adsorbentit) sekä teollisuus (elastomeeriset materiaalit ja tiivisteet).

Ominaisuuksia mitataan ja mallinnetaan useilla menetelmillä. Paisumisaste ja tilavuuden muutos sekä mekaaniset ominaisuudet kuvaillaan modulaatioilla ja viskoelastisilla vasteilla, joita selvitetään rheologian ja dynaamisen mekaanisen analyysin (DMA) avulla. Teoreettisesti verkon ominaisuudet liittyvät ristiinlinkittymisen tiheyteen ja vuorovaikutusten voimakkuuteen; rubber-elasticity-teoria yhdistää tiheyden ja moduulin.