ג'ל
גֵ'ל (בעברית: תַּקְרִישׁ) הוא חומר שמצב הצבירה שלו נמצא בין מוצק לנוזל.
סוגי ג'ל
עריכההג'לים מתחלקים לקבוצות לפי סוג התווך הנוזלי. כמעט כל נוזל יכול להוות תווך לג'ל; לרוב מדובר במים, ואז ייקרא הג'ל הידרוג'ל או אקווהג'ל, אך גם חומרים אחרים כגון שמן או אף אוויר יכולים להוות תווך לג'ל. סוגים שונים של ג'ל עשויים להיות קשיחים (אנ') או רכים בהתאם להרכבם הכימי. ג'לים מוגדרים כחומרים מורכבים, בעלי מערכות של קשרים צולבים רשתיים בתוך נוזל. מבחינת הרכבם הכימי ומשקלם, הג'לים עשויים בעיקר מנוזל, אך מבחינת תכונותיהם הפיזיקליות, הם מתנהגים כחומרים מוצקים. המבנה הרשתי התלת-ממדי כולא בתוכו את הנוזל המאבד את יכולת הנזילה שלו. מערכת הקשרים הצולבים אחראית לתכונותיו הפיזיקליות של הג'ל, קשיחותו, האלסטיות שלו ודביקותו, והיא נובעת מקשרים כימיים תוך או בין מולקולריים, מבנים גבישיים או קשרים אחרים אשר שומרים על מבנה סדור בתוך הנוזל. ג'לים רבים מפגינים תכונה הנקראת תיקסוטרופיה (אנ'). כאשר מנערים, מערבבים או מחממים את הג'לים, הם הופכים לנוזל לכל דבר, וכאשר מקררים או מפסיקים לנער אותם הם חוזרים למצב של ג'ל.
הידרוג'ל
עריכההידרוג'לים הם הידרוקולואידים של נוזל במוצק. אלה חומרים בעלי רמת ספיחה גבוהה, שעשויים להכיל מים עד כ-99% ממשקלם. לרוב הם בעלי גמישות גבוהה הדומה לזו של רקמה חיה. התכונות הפיזיקליות של ההידרוג'לים מאפשרות להם להשתלב בתעשיית המזון כגורמי ג'לציה (אנ'), כמסמיכים וכמייצבים (אנ'). ההידרוג'לים הם ג'לים המכילים מים כמדיום נוזלי ורשת של חומר מצולב בתוך המדיום הנוזלי. החומר המצולב עשוי להיות פולימר, שאינו מסיס במים (ג'לים תעשייתיים או המיועדים למחקר כגון פוליאקרילאמיד), אך לעיתים עשויים להיות פולימרים של סוכרים שונים (כגון, אגר ופקטין) או חלבונים (למשל ג'לטין) המתמוססים במים בתנאי חום מתאימים, לרוב טמפרטורות של רתיחה ועוברים צלוב עם הורדת הטמפרטורה. מרבית הפולימרים הבנויים על בסיס של רב סוכרים, מוצאם מדפנות של אצות, אך גם מפוליסוכרים המופקים מצמחים (LBG-Locust Bing Gum).[1] קיימים גם פולימרים של סוכרים המתמוססים בקלות במים אך זקוקים לנוכחות של קטיונים ליצירת גשרי צלוב, כגון, חומצה אלגינית (אנ') בנוכחות יוני סידן, קרגינאנים (אנ') שונים שעוברים צלוב עם יוני אשלגן או סידן בהתאם לסוגו.
אירוג'ל
עריכה
ערך מורחב – אירוג'ל
החלפת הנוזל שבג'ל בגז יוצרת אירוג'לים, שהם חומרים מוצקים בעלי תכונות יוצאות דופן של צפיפות חומר נמוכה מאוד, שטח פנים גבוה מאוד ויכולת בידוד תרמי ניכרת.[2] חומרים אלו מכונים בתעשייה עשן קפוא, עשן מוצק או עשן כחול, עקב שקיפותם ועקב נטייתם לפזר אור העובר דרכם, אולם חומרים אלו מוצקים למגע ומרקמם דומה לזה של פוליסטירן מוקצף (קלקר). האירוג'לים הראשונים יוצרו מסיליקה ג'ל (שעל אף שמו אינו ג'ל אלא חומר מוצק). כיום מייצרים אירוג'לים המבוססים על תצורות אלומינה, סיבי פחמן וכן תחמוצות כרום ובדיל.
אירוג'לים מיוצרים בתהליך בו ממצים את הנוזל מתוך הג'ל באמצעות ייבוש סופר-קריטי. תהליך זה, הדומה לייבוש בהקפאה על אף שלא מקפיאים בו את החומר, מאפשר למולקולות הנוזל לצאת מתוך הסריג המצולב בלי לגרום לו להתמוטטות כתוצאה מכוחות קפילריים (התמוטטות כזאת הייתה מתרחשת בתהליך אידוי רגיל).
אורגנוג'ל
עריכהאורגנוג'לים (אנ') משמשים לתעשיות הפרמצאותיקה[3][4] והמזון.[5] הם מורכבים מרשת תלת־ממדית של חומר מצולב, אולם במדיום העשוי מחומר אורגני, לרוב ממס הידרופובי, שמן מינרלי או שמן צמחי. מסיסותם וגודלם של החלקיקים הבונים את רשת החומר המצולב הם המשפיעים העיקריים על קשיחותו ומאפייניו האלסטיים של האורגנוג'ל. לרוב, רשתות חומר מצולב אלה נבנות על ידי הרכבה עצמית של החלקיקים.
ראו גם
עריכהקישורים חיצוניים
עריכה
- איתי נבו, טכנולוגיה ישראלית חדשה מייעלת הדפסות תלת-ממד במים, אתר מכון דוידסון לחינוך מדעי, 3 באפריל 2016
- ג'ל, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים
עריכה- ^ Locust Bean Gum - an overview, ScienceDirect
- ^ Thermal Break Technology - IQ Technical, 2017-07-28 (באנגלית בריטית)
- ^ Cloé L. Esposito, Plamen Kirilov, V. Gaëlle Roullin, Organogels, promising drug delivery systems: an update of state-of-the-art and recent applications, Journal of Controlled Release 271, 2018-02-10, עמ' 1–20 doi: 10.1016/j.jconrel.2017.12.019
- ^ Sudaxshina Murdan, Organogels in drug delivery, Expert Opinion on Drug Delivery 2, 2005-05, עמ' 489–505 doi: 10.1517/17425247.2.3.489
- ^ Alejandro G. Marangoni, Nissim Garti, 1 - An Overview of the Past, Present, and Future of Organogels, AOCS Press, 2011-01-01, עמ' 1–17, ISBN 978-0-9830791-1-8. (באנגלית)