Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары тұтқырлыққа ие сұйықтық, жартылай қатты тәртіп көрсетеді.
Highly viscous liquid exhibiting a kind of semi solid behavior
Гель – бұл жартылай қатты зат, оның қасиеттері жұмсақ және нашардан қатты және берікке дейін өзгеруі мүмкін. Гельдер тұрақты күйде ағын көрсетпейді, бірақ сұйық фаза осы жүйе арқылы диффузияға ұшырауы мүмкін, айтарлықтай сұйылтылған, өзара байланысқан жүйе ретінде анықталады. Гельдер массасы бойынша көбінесе сұйық болып табылады, бірақ сұйықтықтағы үш өлшемді өзара байланысқан желінің арқасында қатты заттар сияқты мінез-құлық көрсетеді. Сұйықтықтағы өзара байланысқандық гельге оның құрылымын (қаттылығын) береді және жабысқақтыққа (жабысуға) әсер етеді. Осылайша, гельдер – қатты ортада сұйық молекулалардың таралуы. "Гель" сөзін 19 ғасырдағы шотланд химигі Томас Грэм желатинді қысқарту арқылы енгізген. Гель қалыптастыру процесі геляция деп аталады.
A gel is a semi solid that can have properties ranging from soft and weak to hard and tough. Gels are defined as a substantially dilute cross linked system, which exhibits no flow when in the steady state, although the liquid phase may still diffuse through this system. Gels are mostly liquid by mass, yet they behave like solids because of a three dimensional cross linked network within the liquid. It is the cross linking within the fluid that gives a gel its structure (hardness) and contributes to the adhesive stick (tack). In this way, gels are a dispersion of molecules of a liquid within a solid medium. The word gel was coined by 19th century Scottish chemist Thomas Graham by clipping from gelatine. The process of forming a gel is called gelation.
Құрамы
Гельдер сұйық ортаның көлемін қамтитын және оны беттік кернеу күштері арқылы ұстап тұратын үш өлшемді қатты желіден тұрады. Бұл ішкі желілік құрылым полимер тізбектерінің араласуы (полимерлерді қараңыз) (физикалық гельдер) немесе дисульфидтік байланыстар (тимерлерді қараңыз) (химиялық гельдер) сияқты химиялық байланыстар, сондай-ақ кристаллиттер немесе кеңейтілген сұйықтықта сақталып қалатын басқа да түйісулер нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Су (гидрогельдер), май және ауа (аэрогель) сияқты кез келген сұйықтықты кеңейткіш ретінде қолдануға болады. Гельдердің салмағы және көлемі бойынша құрамында көбінесе сұйықтық болады, сондықтан олардың тығыздығы құрамындағы сұйықтықтардың тығыздығына ұқсас келеді. Желім тәрізді желе – гидрогельдің кең таралған мысалы және оның тығыздығы шамамен суға тең.
Gels consist of a solid three dimensional network that spans the volume of a liquid medium and ensnares it through surface tension effects. This internal network structure may result from physical bonds such as polymer chain entanglements (see polymers) (physical gels) or chemical bonds such as disulfide bonds (see thiomers) (chemical gels), as well as crystallites or other junctions that remain intact within the extending fluid. Virtually any fluid can be used as an extender including water (hydrogels), oil, and air (aerogel). Both by weight and volume, gels are mostly fluid in composition and thus exhibit densities similar to those of their constituent liquids. Edible jelly is a common example of a hydrogel and has approximately the density of water.
Полиионды полимерлер
Полиионды полимерлер — иондық функционалдық тобы бар полимерлер. Иондық зарядтар полимер тізбектерінің тығыз түрленіп оралуына кедері келтіреді. Бұл олардың созылған күйде тұтқырлыққа үлкен үлес қосуына мүмкіндік береді, себебі созылған полимер көбірек кеңістік алады. Гельдің қатаю себебі де осы. Толық ақпарат алу үшін полиэлектролит туралы қараңыз.
Polyionic polymers are polymers with an ionic functional group. The ionic charges prevent the formation of tightly coiled polymer chains. This allows them to contribute more to viscosity in their stretched state, because the stretched out polymer takes up more space. This is also the reason gel hardens. See polyelectrolyte for more information.
Коллоидты гельдер
Коллоидты гель сұйық ортада бөлшектердің байланысқан желісінен тұрады, механикалық қасиеттерді қамтамасыз етеді, әсіресе серпімді мінез-құлқының артуын. Бөлшектер осмостық азайту арқылы немесе полимерлік байланыстар арқылы тартымды өзара әрекеттесулерді көрсете алады. Коллоидты гельдер өмірлік циклінде үш фазадан өтеді: гельдену, қартаю және ыдырау. Гель бастапқыда бөлшектердің кеңістікті толтыратын желі құру арқылы қалыптасады, бұл фазаның тоқтауына алып келеді. Қартаю фазасында бөлшектер баяу қайта ұйымдасып, қалың талшықтарды құрайды, материалдың серпімділігін арттырады. Гельдер сыртқы күштер, мысалы, гравитация әсерінен де ыдырап, бөлінуі мүмкін. Коллоидты гельдер төмен амплитудадағы сызықты жауап реологиясын көрсетеді. Бұл материалдар дәрілерді босату матрицасы ретінде зерттелген.
A colloidal gel consists of a percolated network of particles in a fluid medium, providing mechanical properties in particular the rise of elastic behaviour. The particles can show attractive interactions through osmotic depletion or through polymeric links. Colloidal gels have three phases in their lifespan: gelation, aging and collapse. The gel is initially formed by the assembly of particles into a space spanning network, leading to a phase arrest. In the aging phase, the particles slowly rearrange to form thicker strands, increasing the elasticity of the material. Gels can also be collapsed and separated by external fields such as gravity. Colloidal gels show linear response rheology at low amplitudes. These materials have been explored as candidates for a drug release matrix.
Гидрогельдер
Гидрогель – суды жақсы сіңіретін полимерлік тізбектердің желісі, кейде су дисперсиялық ортасы болатын коллоидты гель түрінде кездеседі. Суды жақсы сіңіретін полимерлік тізбектер өзара байланыстар арқылы біріктіріліп, үш өлшемді қатты дене құрайды. Гидрогель желісінің құрылымдық тұтастығы судың жоғары концентрациясынан бұзылмайды. Гидрогельдер – табиғи немесе синтетикалық полимерлік желілер, олар өте жақсы сіңіру қабілетіне ие (құрамында 90%-дан астам су болуы мүмкін). Гидрогельдер де судың көп мөлшеріне байланысты табиғи тіндерге ұқсас икемділікке ие. "Ақылды материалдар" ретінде гидрогельдер химиялық жүйелерді қапсулалай алады, сыртқы факторлардың, мысалы pH деңгейінің өзгеруіне жауап ретінде глюкоза сияқты белгілі бір қосылыстарды қоршаған ортаға босатуға мүмкіндік береді, көбінесе гель-сол транзициясы арқылы сұйық күйге өтеді. Химомеханикалық полимерлер көбінесе гидрогельдер болып табылады, олар стимуляцияланғанда көлемін өзгертеді және атқарушы механизмдер немесе сенсорлар ретінде қолданылуы мүмкін. "Гидрогель" термині алғаш рет 1894 жылы әдебиетте пайда болды.
A hydrogel is a network of polymer chains that are hydrophilic, sometimes found as a colloidal gel in which water is the dispersion medium. A three dimensional solid results from the hydrophilic polymer chains being held together by cross links. Because of the inherent cross links, the structural integrity of the hydrogel network does not dissolve from the high concentration of water. Hydrogels are highly absorbent (they can contain over 90% water) natural or synthetic polymeric networks. Hydrogels also possess a degree of flexibility very similar to natural tissue, due to their significant water content. As responsive "smart materials," hydrogels can encapsulate chemical systems which upon stimulation by external factors such as a change of pH may cause specific compounds such as glucose to be liberated to the environment, in most cases by a gel sol transition to the liquid state. Chemomechanical polymers are mostly also hydrogels, which upon stimulation change their volume and can serve as actuators or sensors. The first appearance of the term 'hydrogel' in the literature was in 1894.
Органогельдер
Органогель – үш өлшемді қиылысқан желіге қамалған сұйық органикалық фазадан тұратын, кристалдық емес, шыны тәрізді емес, термореверсивті (термопластикалық) қатты материал. Сұйықтық мысалы, органикалық еріткіш, минералды май немесе өсімдік майы болуы мүмкін. Құрылымдық компоненттің ерігіштігі және бөлшек өлшемдері органогельдің серпімді қасиеттері мен тығыздығы үшін маңызды сипаттамалар болып табылады. Көбінесе, мұндай жүйелер құрылымдық молекулалардың өздігінен жиналуына негізделген. (Термореверсивті желінің қалыптасуының мысалы – мұнайда балауыздың кристалдануы). Органогельдер фармацевтика, косметика, өнерді сақтау және тағам өнеркәсібі сияқты көптеген қолдану салаларына ие.
An organogel is a non crystalline, non glassy thermoreversible (thermoplastic) solid material composed of a liquid organic phase entrapped in a three dimensionally cross linked network. The liquid can be, for example, an organic solvent, mineral oil, or vegetable oil. The solubility and particle dimensions of the structurant are important characteristics for the elastic properties and firmness of the organogel. Often, these systems are based on self assembly of the structurant molecules. (An example of formation of an undesired thermoreversible network is the occurrence of wax crystallization in petroleum.) Organogels have potential for use in a number of applications, such as in pharmaceuticals, cosmetics, art conservation, and food.
Ксерогельдер
Ксерогель – бұл гельден кедергісіз қысқару арқылы кептіру нәтижесінде түзілген қатты зат. Ксерогельдер әдетте жоғары кеуектілікке (15–50%) және үлкен беттік ауданына (150–900 м²/г) ие, сондай-ақ өте кішкентай поры өлшемдерімен (1–10 нм) сипатталады. Егер еріткішті суперкритикалық жағдайларда шығару жүргізілсе, желі қысқармайды және аэрогель деп аталатын жоғары кеуекті, төмен тығыздықты материал түзіледі. Ксерогельді жоғары температурада жылумен өңдеу тұтқыр ығысуға (ксерогельдің аз мөлшердегі тұтқыр ағынға байланысты қысқаруына) әкеледі, бұл тығыз және берік қатты затты құрайды, ал қозғалыс және кеуектілік ығысу жағдайларына байланысты болады.
A xerogel '/z//ɪər//oʊ /,/dʒ//ɛ//l/ is a solid formed from a gel by drying with unhindered shrinkage. Xerogels usually retain high porosity (15–50%) and enormous surface area (150–900 m2/g), along with very small pore size (1–10 nm). When solvent removal occurs under supercritical conditions, the network does not shrink and a highly porous, low density material known as an aerogel is produced. Heat treatment of a xerogel at elevated temperature produces viscous sintering (shrinkage of the xerogel due to a small amount of viscous flow) which results in a denser and more robust solid, the density and porosity achieved depend on the sintering conditions.
Нанокомпозиттік гидрогельдер
Нанокомпозиттік гидрогельдер немесе гибридтік гидрогельдер – бір-бірімен және/немесе нанобөлшектермен немесе наноқұрылымдармен физикалық немесе коваленттік байланыс арқылы құрылған, жоғары гидратацияланған полимерлік желілер. Нанокомпозиттік гидрогельдер гидратацияланған және байланысқан кеуекті құрылымының арқасында тіндердің табиғи қасиеттерін, құрылымын және микроортаны имитациялай алады. Көміртек негізді, полимерлік, керамикалық және металл наноматериалдар сияқты кең ауқымдағы нанобөлшектерді гидрогель құрылымына енгізуге болады, бұл қажетті функционалдық қасиеттері бар нанокомпозиттер алуға мүмкіндік береді. Нанокомпозиттік гидрогельдер жоғары физикалық, химиялық, электрлік, жылулық және биологиялық қасиеттерге ие болу үшін жасалуы мүмкін.
Nanocomposite hydrogels or hybrid hydrogels, are highly hydrated polymeric networks, either physically or covalently crosslinked with each other and/or with nanoparticles or nanostructures. Nanocomposite hydrogels can mimic native tissue properties, structure and microenvironment due to their hydrated and interconnected porous structure. A wide range of nanoparticles, such as carbon based, polymeric, ceramic, and metallic nanomaterials can be incorporated within the hydrogel structure to obtain nanocomposites with tailored functionality. Nanocomposite hydrogels can be engineered to possess superior physical, chemical, electrical, thermal, and biological properties.
Қасиеттері
Көптеген гельдер тиксотропияны көрсетеді – олар қозғалғанда сұйықтанады, бірақ тынышқанда қайтадан қатады. Жалпы, гельдер көзқарасты қатты, желе тәрізді материалдар болып табылады. Бұл Ньютон емес сұйықтықтың бір түрі. Сұйықтықты газбен алмастыру арқылы аэрогельдерді дайындауға болады, бұл материалдар өте төмен тығыздық, жоғары нақты беттік аудан және тамаша жылу оқшаулау сияқты ерекше қасиеттерге ие.
Many gels display thixotropy – they become fluid when agitated, but resolidify when resting. In general, gels are apparently solid, jelly like materials. It is a type of non Newtonian fluid. By replacing the liquid with gas it is possible to prepare aerogels, materials with exceptional properties including very low density, high specific surface areas, and excellent thermal insulation properties.
Жануарлардан алынған гельдер
Кейбір түрлер паразиттерді бақылауда тиімді гельдерді бөліп шығарады. Мысалы, ұзын қанатты пилот киті ферменттік гельді бөліп шығарады, ол осы жануардың сыртқы бетінде орналасып, басқа организмдердің осы киттердің денесінің бетінде отар құруына кедергі келтіреді. Денеде табиғи түрде кездесетін гидрогельдерге шырыш, көздің шыны тәрізді денесі, шеміршек, сіңірлер және қан ұюы жатады. Олардың вискоэластикалық қасиеттері денедегі жұмсақ тіндердің құрауына себеп болады, бұл қаңқа жүйесінің минералды негіздегі қатты тіндерінен өзгеше. Зерттеушілер гидрогельдерден алынған синтетикалық тіндерді алмастыру технологияларын уақытша имплантаттар (ыдырауға жататын) және тұрақты имплантаттар (ыдырауға жататын емес) үшін белсенді түрде әзірлеп жатыр. Осы тақырыптағы мақалада гидрогельдердің ядролық пульпаны алмастыру, шеміршек алмастыру және синтетикалық тіндерді модельдеу үшін қолданылуы талқыланады.
Some species secrete gels that are effective in parasite control. For example, the long finned pilot whale secretes an enzymatic gel that rests on the outer surface of this animal and helps prevent other organisms from establishing colonies on the surface of these whales' bodies. Hydrogels existing naturally in the body include mucus, the vitreous humor of the eye, cartilage, tendons and blood clots. Their viscoelastic nature results in the soft tissue component of the body, disparate from the mineral based hard tissue of the skeletal system. Researchers are actively developing synthetically derived tissue replacement technologies derived from hydrogels, for both temporary implants (degradable) and permanent implants (non degradable). A review article on the subject discusses the use of hydrogels for nucleus pulposus replacement, cartilage replacement, and synthetic tissue models.
Қолданбалар
Көптеген заттарға қолайлы қалыңдатқыш немесе гельдейтін зат қосылғанда гельге айналуы мүмкін. Бұл тәсіл тағамдық өнімдерден бастап бояулар мен жабысқыштарға дейін кең ауқымды өнімдерді өндіруде жиі қолданылады. Оптикалық талшық байланысында талшықтарды қамтитын пластикалық түтіктерді толтыру үшін шашқа жағылатын гельге ұқсас жұмсақ гель пайдаланылады. Гельдің басты мақсаты – буферлік түтік зақымданған жағдайда судың ішке енуін болдырмау, сонымен қатар түтік орнатылғанда бұрыштарда бүгілгенде немесе иілгенде талшықтарды механикалық зақымдардан қорғайды. Бұдан өзге, кабель құрастырылатын кезде гель өңдеу процесін жеңілдетеді, түтік материалы сыртынан сығылғанда талшықтарды орталықта ұстап тұрады.
Many substances can form gels when a suitable thickener or gelling agent is added to their formula. This approach is common in manufacture of wide range of products, from foods to paints and adhesives. In fiber optic communications, a soft gel resembling hair gel in viscosity is used to fill the plastic tubes containing the fibers. The main purpose of the gel is to prevent water intrusion if the buffer tube is breached, but the gel also buffers the fibers against mechanical damage when the tube is bent around corners during installation, or flexed. Additionally, the gel acts as a processing aid when the cable is being constructed, keeping the fibers central whilst the tube material is extruded around it.