
【化】 gel swelling
gel
【化】 gel; jel
【医】 gel; gelatum; jelly
【化】 swelling
凝胶溶胀(Gel Swelling)是高分子材料科学中的重要现象,指三维网状结构的凝胶在溶剂中吸收液体后体积显著增大的过程。该术语源于"gel"(凝胶)和"swelling"(膨胀)的组合,《牛津材料科学词典》将其定义为"聚合物网络通过溶剂分子渗透导致的尺寸扩张" 。
溶胀机制包含两个阶段:初始的溶剂渗透打破分子链间作用力,随后溶剂分子与聚合物形成氢键或偶极相互作用,推动网络结构扩展。《中国大百科全书·化学卷》指出该过程受交联度制约,交联点限制分子链完全溶解,形成弹性膨胀体 。
在实际应用中,溶胀行为直接影响:
美国化学会《化学术语标准词典》特别强调溶胀平衡概念,即溶胀力与网络弹性达到力学平衡时的状态,此时体积不再变化 。近年《先进材料》期刊研究显示,通过调控聚合物亲疏水平衡,可设计出具有定向溶胀特性的功能材料 。
该过程的数学描述通常采用Flory-Rehner理论: $$ frac{v{2m}}{v{2r}} = left( frac{V}{V0} right)^{-1} = Q^{-1} $$ 其中$Q$为溶胀比,$v{2m}$和$v_{2r}$分别表示溶胀态与未溶胀态的聚合物体积分数。
以下是对“凝胶溶胀”的详细解释:
凝胶溶胀是指凝胶吸收液体(如水或有机溶剂)后体积显著增大的现象。这是弹性凝胶(如高分子交联网络结构的水凝胶)的重要特性。溶胀的本质是溶剂分子渗透进入凝胶的三维网状结构,导致高分子链伸展,体系体积膨胀。
分为两个阶段:
溶胀性能直接影响水凝胶在药物缓释、组织工程等领域的应用。例如,溶胀度高的凝胶可负载更多药物分子,而溶胀动力学则决定释放速率。
如需进一步了解溶胀度的计算公式或实验方法,可参考(水凝胶表征技术)或(溶胀过程理论模型)。
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