凝胶是什么有什么作用?
“凝胶”是一个比较宽泛的概念,一般来说,只要粒径在1nm~10um的胶体分散体系都可以叫做凝胶。然而这里要介绍的凝胶是一种特殊类型的凝胶——含水凝胶。 它是由聚合物分子链或高分子量的聚合体通过共价键或离子键形成三维网络结构(图1),并且网络中存在大量可自由移动的离子、分子或者是带有色素的极性基团。
由于具有网络结构以及离子,色素等极性基团的缘故,含水凝胶能够吸收水分而膨涨。当凝胶中离子的浓度较高时,带负电的胶体粒子相互排斥而使溶胶稳定存在;相反,如果电解质浓度很低,即使有少量电解质存在也会使溶胶变性凝聚。因此可以通过控制电解质浓度来调节溶胶的稳定状态。 而当外界条件(温度、pH值等)发生改变时,这种网络结构可能会破裂,从而使溶胶发生沉淀、凝聚而产生絮状物。这些絮状物可以相互聚集成大颗粒,最后沉降下来。含水凝胶是介于液体和固体之间的一种中间相态,它是可以流动,具有一定流动性。
含水凝胶的分类很多,按照形成过程可分为溶液凝胶、悬浮凝胶和熔融凝胶;按组成可分为金属盐凝胶、有机胺凝胶和离子交换树脂凝胶等等。我们平常所接触的凝胶大多属于溶液凝胶,例如,蛋白凝胶、多糖凝胶、琼脂凝胶等都属于溶液凝胶。这类凝胶的最典型代表就是果冻了。
除了食用以外,含水凝胶还有许多其他用途。首先它可以充当分离膜,用于气体分离、液体分离、渗透蒸发等等过程。随着纳米技术的发展,利用碳纳米管作为原料可望制备出一种高性能的分离膜材料。含水凝胶还是一种很好的载药系统,可以将药物附着在其表面以控制药物释放。