криогель

Термин

криогель

Термин на английском

cryogel

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

золь-гель процесс, криохимия, сублимационная сушка, суспензия, гель, криохимический синтез

Определение

1) В химии и технологии неорганических материалов - высокопористый монолитный или порошкообразный продукт сублимационной сушки замороженных суспензий и гелей и их последующей термообработки;

2) В химии и технологии высокомолекулярных соединений - продукт низкотемпературного воздействия (замораживание, оттаивание) на растворы и коллоидные дисперсии полимеров и мономеров, часто с последующей сублимационной сушкой;

3) В медицине - желеобразная фракция плазмы крови, образующаяся при ее медленном охлаждении до температур около +4 градусов Цельсия.

Описание

Характерная структура криогеля формируется при замораживании, когда образование достаточно крупных кристаллов растворителя, обычно льда, приводит к вытеснению твердых частиц в пространство между ними и концентрированию суспензии. При замораживании коллоидных растворов концентрирование приводит к образованию геля. Удаление замороженного растворителя путем сублимации приводит к образованию каркасных структур с крупными, от единиц до сотен мкм, порами на месте удаленных кристаллов льда. Структурные элементы каркасной структуры состоят из твердых частиц суспензии, как правило, наноразмерных. В результате этого неорганические криогели, в отличие от полимерных, характеризуются бимодальным распределением пористости, в котором второй максимум отвечает мезопорам. Направленная кристаллизация льда позволяет создавать материалы с цилиндрическими крупными порами и мезопористыми стенками каркаса; такие носители перспективны для создания высокоэффективных катализаторов.  Удельная поверхность криогелей обычно составляет от 300-400 м²/г (гидроксиды переходных металлов) до 700-800 м²/г (углеродные и кремнеземные криогели).

Эластичные высокопористые каркасные структуры с размером пор в десятки и сотни мкм на основе высушенных полимерных криогелей используются как носители ферментов и иммобилизованных клеток в биокатализе и биотехнологиях.

Важным производным полимерных криогелей являются углеродные криогели, получаемые обугливанием полимерных и использумые в качестве сорбентов и электродных материалов суперконденсаторов (углеродные аэрогели). 

Удаление протеинов плазмы крови, образующих криогель, при ее криофильтрации в непрерывном режиме дает отчетливо выраженный терапевтический эффект при лечении ревматоидного артрита.

Авторы

• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. Pajonk G.M., Repellin-Lacroix M., Abouarnadasse S., Chaouki J., Klvana D. From sol-gel to aerogels and cryogels // J. Non-Crystalline Solids - vol. 121, 1990 - pp. 66-67
2. Shlyakhtin O.A. and Young-Jei Oh Inorganic cryogels for energy saving and conversion // J. Electroceramics - 2009, http://www.springerlink.com/content/b164150861l81u47/fulltext.pdf
3. В.И. Лозинский, Криогели на основе природных и синтетических полимеров: получение, свойства и области применения, Успехи химии, 2002, т. 71, с. 559
4. Y. Nos?, T. Horiuchi, P.S. Malchesky, J.W. Smith, S. Matsubara, and Y. Abe, Therapeutic Apheresis and Dialysis, 2001, 4(1), pp.38-43

Иллюстрации

Теги

криохимический синтез, пористые материалы, направленная кристаллизация, электродные материалы, криофильтрация

Разделы

Наноструктурированные полимеры, волокна и композиты на их основе
Углеродные материалы
Сорбенты на основе коллоидных систем
Наноструктурированные керамические и композиционные материалы и покрытия
Сенсорные нанокомпозиты
Катализаторы на носителях
Керамические методы (спекание, прессование, самораспространяющийся синтез и т.п.)
Темплейтные техники в жидких средах (химическое и электроосаждение)
Криохимия
Золь-гель-технологии
Химическое осаждение из растворов
Бионаноматериалы и биофункционализированные наноматериалы
Объекты традиционных технологий («нанопорошки», нанопористые материалы, золи, гели, эмульсии, наногетерогенные полимеры и т.д.)
Гранулированные наноразмерные материалы
Нанокристаллические композиции
Органические и полимерные наноматериалы и волокна
Наноструктурированные катализаторы и устройства на их основе
Объемные конструкционные и функциональные наноструктурированные материалы и покрытия (металлы и сплавы, керамика, цементы, композиты и гибриды)

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)