Gele aus materialchemischer Sicht

Gele sind zweiphasige Systeme mit einem viskoelastischen Netzwerk, dessen Poren mit Flüssigkeit gefüllt sind. Jede der beiden Phasen ist kontinuierlich, sie durchdringen sich vollständig – wie in einem Schwamm. Da die flüssige Phase durch Einschluss in das poröse Netzwerk immobilisiert wird, fließt sie im Gleichgewichtszustand nicht ab. Daher sind Gele auch bei Aufnahme großer Flüssigkeitsmengen mehr oder weniger formstabil. „Aerogele“ erhält man durch Austausch der Porenflüssigkeit gegen Luft unter Erhalt des porösen festen Netzwerks. Es gibt unzählige Arten biologischer und synthetischer Gele mit unterschiedlichsten Eigenschaften und entsprechend vielen (potenziellen) Anwendungen. Dieser Aufsatz stellt nach Erörterung einiger allgemeiner Aspekte anhand von einfachen, aber repräsentativen Beispielen typische Verwendungsmöglichkeiten und unterschiedliche Arten von Gelen vor.

Zusammenfassung

Gele bestehen aus einer festen und einer flüssigen Phase, die sich gegenseitig durchdringen. Die Flüssigkeit wird dadurch immobilisiert. Bei Hydrogelen ist die flüssige Phase Wasser, bei Organogelen eine andere Flüssigkeit. Zur Bildung der festen Phase müssen natürliche oder synthetische Polymere, Moleküle oder kolloidale Partikel durch kovalente Bindungen oder nicht-kovalente Wechselwirkungen quervernetzt werden. Anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele werden in diesem Artikel unterschiedliche Arten von Gelen und Netzwerkstrukturen vorgestellt.

Summary

Gels consist of a solid and a liquid phase interpenetrating each other. The liquid is thus immobilized. In the case of hydrogels, the liquid phase is water, and another liquid in the case of organogels. For the formation of the solid phase, natural or synthetic polymers, molecules or colloidal particles must be crosslinked by covalent bonds or non-covalent interactions. In this article, different kinds of gels and network structures are introduced by the example of selected applications.

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