Żele polimerowe – inteligentne materiały o ciekawych zastosowaniach

Żel polimerowy można określić jako jedną makromolekułę, która tworzy trójwymiarową sieć wypełnioną rozpuszczalnikiem. Duża zawartość rozpuszczalnika oraz stała konsystencja powodują, że materiał taki łączy w sobie cechy charakterystyczne dla ciał stałych i cieczy. W skali makroskopowej żele zachowują się jak ciało stałe, w którym trójwymiarowa sieć bierze udział w procesach deformacji oraz nadaje żelom kształt. W skali mikroskopowej, żele zachowują się podobnie do cieczy. Właściwości takie jak: pochłanianie dużych ilości wody, posiadanie trójwymiarowej specyficznej sieci nadającej odpowiednie właściwości mechaniczne, odporność termiczna i chemiczna, elastyczność, duża pojemność sorpcyjna, nietoksyczność, często biokompatybilność, biodegradowalność i sorpcja jonów metali ciężkich a także związków organicznych powodują, że żele znajdują szerokie zastosowanie.

Żele polimerowe posiadają jeszcze inną ciekawą właściwość: zachodzi w nich objętościowe przejście fazowe. W konsekwencji mogą występować w dwóch postaciach: napęczniałej oraz skurczonej. Przejście żelu z jednej postaci w drugą nazywane jest objętościowym przejściem fazowym. To przejście jest odwracalne i może być wywołane w każdą stronę zmianą jakiegoś czynnika środowiskowego: fizycznego (temperatura, światło, pole magnetyczne i elektryczne) lub chemicznego (pH, stężenie określonych jonów lub cząsteczek). W trakcie zachodzenia przejścia fazowego żelu napęczniałego roztwór jest usuwany ze struktury żelu i w rezultacie powstaje faza skurczona, bogata w polimer. Dzięki swojej czułości na różne czynniki środowiskowe materiały te określa się mianem „inteligentnych”. Ta właściwość żeli polimerowych poszerza możliwości ich zastosowań co w trakcie wykładu będzie szczegółowo omówione.