ג'ל
 |
יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי.
| |
| יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. |
גֵ'ל (בעברית: תַּקְרִישׁ)[1] הוא חומר שמצב הצבירה שלו נמצא במעין מצב ביניים בין מוצק לנוזל; סוגים שונים של ג'ל עשויים להיות קשיחים או רכים בהתאם להרכב שלהם. ג'לים מוגדרים כחומרים אשר קיימת בהם מערכת קשרים צולבים מדוללת בנוזל, ואינם מקיימים זרימה כאשר הם נמצאים במצב יציב. מבחינת הרכב ומשקל הג'לים עשויים בעיקר מנוזל, אך מבחינת אופי החומר הם מתנהגים כחומרים מוצקים, וזאת בגלל רשת תלת-ממדית מוצקה של קשרים צולבים המוכלת בנוזל. מערכת הקשרים הצולבים אחראית לקשיחותו של הג'ל ולדביקותו, והיא עשויה לנבוע כתוצאה 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 (Thixotropya) - כאשר מנערים או מחממים אותם הם הופכים לנוזל לכל דבר, וכאשר מקררים או מרגיעים אותם הם חוזרים למצב ג'ל.
סוגי ג'לים
הג'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.
הידרוג'לים
מכל סוגי הג'לים, הידרוג'לים הם הנפוצים ביותר; הידרוג'לים (הידועים גם בתור אקווהג'לים), הם ג'לים אשר מכילים מים כמדיום ורשת של חומר מצולב. החומר המצולב יהיה לרוב פולימר, שאינו מסיס במים (למשל בג'לים תעשייתיים או המיועדים למחקר כגון פוליאקרילאמיד), אך לעיתים הרשת עשויה מפולימרים של סוכרים שונים או חלבונים (כמו למשל בג'לי למאכל העשוי ג'לטין, שהוא חלבון).
הידרוג'לים הם לעיתים קרובות קולואיד של נוזל במוצק. הידרוג'לים הם חומרים בעלי רמת ספיחה גבוהה, ועשויים להכיל מים עד כ-99% ממשקלם; לרוב הם מפגינים רמת גמישות גבוהה הדומה לזו של רקמה חיה בשל כמות המים הניכרת שהם מכילים.
אירוג'לים
על ידי החלפת הנוזל שבג'ל בגז ניתן ליצור אירוג'לים, שהם חומרים מוצקים-למעשה בעלי תכונות יוצאות דופן - צפיפות נמוכה מאוד, שטח פנים גבוה מאד ויכולת בידוד תרמי ניכרת. 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 מבחינה עקרונית על אף שלא מקפיאים בו את החומר, מאפשר למולקולות הנוזל לצאת מתוך הסריג המצולב בלי לגרום לו להתמוטט כתוצאה מכוחות קפילריים (דבר שהיה מתרחש בתהליך אידוי רגיל).
אורגנוג'לים
בדומה לג'לים שהוזכרו לעיל, אורגנוג'לים גם הם מורכבים מרשת של חומר מצולב, אולם במדיום העשוי מחומר אורגני, לרוב ממס הידרופובי, שמן מינרלי או שמן צמחי. מסיסותו וגודלו של החלקיק הבונה את רשת החומר המצולב הם המשפיעים העיקריים על קשיחותו ומאפייניו האלסטיים של האורגנוג'ל. לרוב, רשתות חומר מצולב אלו נבנות על ידי הרכבה עצמית של החלקיקים.
ראו גם
קישורים חיצוניים
- איתי נבו, טכנולוגיה ישראלית חדשה מייעלת הדפסות תלת-ממד במים, אתר מכון דוידסון לחינוך מדעי, 3 באפריל 2016