Дисперсные системы. Гели

Гель состоит из твердой и жидкой фаз и представляет собой полутвердое тело, желе. Это плотное и в то же время, не имеющее стабильной формы состояние – жидкость с желеобразующим веществом – каркасом.

Свойства гелей
Гелям присущи некоторые свойства твердых тел, например способность сохранять свою форму и восстанавливать ее после деформации. Однако они отличаются от твердых тел тем, что скорость диффузии в гелях вследствие распыленности вещества дисперсной фазы почти такая же, как в чистой дисперсной среде. Поэтому электрическая проводимость электролитов в гелях мало чем отличается от электрической проводимости их в чистой дисперсионной среде.

Получение
Гели получают путем суспендирования в воде порошка полимера (являющегося по химической структуре кислотой) и добавлением очень небольшого количества (по сравнению с объёмом воды) нейтрализующего агента (щёлочь, сода, карбонаты и гидрокарбонаты аммония, аммиак, триэтаноламин и пр.). При перемешивании массы смесь загустевает с образованием вязкого геля.

Применение в медицине
Гели широко применяются для лечения и профилактики травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата. По сравнению с мазями, гели являются крайне перспективной лекарственной формой, так как имеют pH близкий к pH кожи, быстро изготавливаются, не закупоривают поры кожи, быстро и равномерно распределяются, в гели можно ввести гидрофильные лекарственные вещества, можно изготовить суспензионные гели (например, гель с серой).

Гели для ультразвукового исследования
Они препятствуют образованию между ультразвуковым преобразователем и поверхностью детали воздушного зазора, который создает помехи при прохождении звукового импульса.

Полимерные гели - уникальные материалы, имеющие ряд необычных свойств. Некоторые гели поглощают воду в количестве, в 400 раз превышающем их собственный вес (суперабсорбентов). Связанная вода в гелях может не замерзать до -78 0С. Гели могут изменять свои свойства под воздействием внешних факторов (температуры, электрического тока, рН среды, ионного состава растворов, окружающих гель).
Гели занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. Они обладают порой уникальными механическими, оптическими и электрическими свойствами, что определяет их различное применение в промышленности и быту.

При поливе растений большая часть влаги просачивается в слои почвы, не доступные корневой системе растений, или испаряется. Добавление в почву суперабсорбентов позволяет решить эту проблему. Впитывая влагу при поливе, гель постепенно отдает ее растениям. Применение гелей позволяет сократить количество поливов и уменьшает вымывание удобрений из верхних слоев грунта. Суперабсорбенты можно использовать при выращивании декоративных растений. Растения, особенно влаголюбивые, прекрасно приживаются в новой, полимерной почве.

Повышение нефтеотдачи пластов обеспечивается с помощью гелеобразующих композиций, способных к пространственному структурированию в пористых средах с образованием химически сшитых гелей. Эти композиции обычно представляют собой растворы полимеров и сшивающих агентов в воде с концентрацией, не превышающей 1,5 %. При нагревании в пластах, растворы образуют прочный эластичный гель. Разработки в данной области, позволяют создавать сухие смеси, при растворении которых образуются составы, способные к образованию термоустойчивых гелей с заданной скоростью.
Чтобы превратить стакан воды
в прочный эластичный гель
необходимо всего 1г состава
Состав растворяется в воде
при 200С в течение 15 мин.
Полученный раствор после
нагревания в течение 12-24ч
при 50-800С превращается в гель.