جل

علم البوليمر
ملكيات بنيان التكتيك علم التشكل التدهور سلوك المرحلة نظرية مارك-هوينك جامعة العلوم والتكنولوجيا في كاليفورنيا إل سي تي نظرية الحل فلوري-هوجينز انتقال الملف-الكرة
توليف بلمرة نمو السلسلة بلمرة الجذور الحرة البلمرة الجذرية المتحكم بها برنامج مكافحة الإرهاب طوف البلمرة الجذرية بوساطة النيتروكسيد البلمرة المتدرجة النمو البلمرة التكثيفية البلمرة الإضافية
تصنيف نوع وظيفي بولي أوليفين البولي ايثيلين البولي بروبلين بولي ايزوبوتيلين البولي يوريثين البوليستر بولي كربونات بوليمرات الفينيل بولي فينيل كلوريد بولي فينيل كلوريد بولي فينيل كلوريد البوليسترين بناء متجانس البوليمر كوبوليمر الهلاميات الهلاميات المائية الهلاميات المائية ذاتية الشفاء
التوصيف جي بي سي تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء علم البلورات بالأشعة السينية DSC الرنين النووي المغناطيسي تي جي ايه DMA علم الروماتيزم قياس الروماتيزم قياس اللزوجة
العلماء فلوري هيجر ماكديارميد شيراكاوا ناتا إدواردز دي جينيس زيجلر ستودينجر جوديير بايكلاند هايوورد براكونوت
التطبيقات الإنتاج الصناعي البثق نفخ القوالب الطلاءات المطبقة الطلاءات الواقية الطباعة ثلاثية الأبعاد المنتجات الاستهلاكية الإطارات الجدران البيضاء أواني الطبخ وأواني الخبز الباكليت حاوية طعام أسطوانة فينيل كيفلر زجاجة بلاستيكية كيس بلاستيكي
ف ت هـ

الهلام هو مادة شبه صلبة يمكن أن يكون لها خصائص تتراوح من لينة وضعيفة إلى صلبة وقاسية. ^{[1] [2]} يتم تعريف الهلام على أنه نظام مترابط مخفف بشكل كبير ، والذي لا يظهر أي تدفق عندما يكون في الحالة المستقرة، على الرغم من أن الطور السائل قد لا يزال ينتشر عبر هذا النظام. ^[3]

تتكون المواد الهلامية في الغالب من سائل من حيث الكتلة ، ومع ذلك فإنها تتصرف مثل المواد الصلبة بسبب شبكة مترابطة ثلاثية الأبعاد داخل السائل. إن الترابط المتقاطع داخل السائل هو الذي يعطي للهلام بنيته (صلابته) ويساهم في الالتصاق ( الالتصاق ). وبهذه الطريقة، تكون المواد الهلامية عبارة عن تشتت لجزيئات سائل داخل وسط صلب. تم صياغة كلمة هلام بواسطة الكيميائي الاسكتلندي توماس جراهام في القرن التاسع عشر عن طريق الاقتصاص من الجيلاتين . ^[4]

عملية تكوين الهلام تسمى التجلط .

تتكون الهلاميات من شبكة ثلاثية الأبعاد صلبة تمتد على حجم وسط سائل وتحاصره من خلال تأثيرات التوتر السطحي . قد ينتج هذا الهيكل الشبكي الداخلي عن روابط فيزيائية مثل تشابكات سلسلة البوليمر (انظر البوليمرات ) (الهلاميات الفيزيائية) أو روابط كيميائية مثل روابط ثاني كبريتيد (انظر الثيومرات ) (الهلاميات الكيميائية)، بالإضافة إلى البلورات أو الوصلات الأخرى التي تظل سليمة داخل السائل الممتد. يمكن استخدام أي سائل تقريبًا كموسع بما في ذلك الماء ( الهلاميات المائية ) والزيت والهواء ( الهلام الهوائي ). من حيث الوزن والحجم، تكون الهلاميات سائلة في الغالب في التركيب وبالتالي تظهر كثافات مماثلة لتلك الخاصة بالسوائل المكونة لها. الهلام الصالح للأكل هو مثال شائع للهلام المائي وله كثافة تقارب كثافة الماء.

البوليمرات متعددة الأيونات هي بوليمرات ذات مجموعة وظيفية أيونية. تمنع الشحنات الأيونية تكوين سلاسل بوليمرية ملتفة بإحكام. وهذا يسمح لها بالمساهمة بشكل أكبر في اللزوجة في حالتها الممتدة، لأن البوليمر الممتد يشغل مساحة أكبر. وهذا هو أيضًا سبب تصلب الجل. راجع البولي إلكتروليت لمزيد من المعلومات.

يتكون الهلام الغرواني من شبكة متسربة من الجسيمات في وسط سائل، ^[5] مما يوفر خصائص ميكانيكية ، ^[6] وخاصة ظهور السلوك المرن. ^[7] يمكن أن تظهر الجسيمات تفاعلات جاذبة من خلال الاستنزاف الأسموزي أو من خلال الروابط البوليمرية. ^[8]

تتكون الهلاميات الغروانية من ثلاث مراحل في عمرها الافتراضي: التجلط والشيخوخة والانهيار. ^{[9] [10]} يتكون الهلام في البداية من تجميع الجسيمات في شبكة تمتد عبر الفضاء، مما يؤدي إلى توقف الطور. في مرحلة الشيخوخة، تعيد الجسيمات ترتيب نفسها ببطء لتكوين خيوط أكثر سمكًا، مما يزيد من مرونة المادة. يمكن أيضًا انهيار الهلام وفصله بواسطة مجالات خارجية مثل الجاذبية. ^[11] تُظهر الهلاميات الغروانية استجابة خطية للروماتيزم عند سعات منخفضة. ^[12] تم استكشاف هذه المواد كمرشحين لمصفوفة إطلاق الدواء. ^[13]

الهلام المائي عبارة عن شبكة من سلاسل البوليمر المحبة للماء، والتي توجد أحيانًا على شكل هلام غرواني يكون فيه الماء هو وسط التشتت. ينتج عن سلاسل البوليمر المحبة للماء التي يتم تثبيتها معًا بواسطة روابط متقاطعة مادة صلبة ثلاثية الأبعاد. ^{[ بحاجة لتوضيح ]} نظرًا للروابط المتقاطعة المتأصلة، فإن السلامة البنيوية لشبكة الهيدروجيل لا تذوب من التركيز العالي للماء. ^[14] الهلام المائي عبارة عن شبكات بوليمرية طبيعية أو صناعية شديدة الامتصاص (يمكن أن تحتوي على أكثر من 90٪ ماء). تمتلك الهلام المائي أيضًا درجة من المرونة تشبه إلى حد كبير الأنسجة الطبيعية، بسبب محتواها المائي الكبير. بصفتها " مواد ذكية " مستجيبة، يمكن للهلام المائي تغليف الأنظمة الكيميائية التي قد تتسبب عند تحفيزها بعوامل خارجية مثل تغيير الرقم الهيدروجيني في تحرير مركبات معينة مثل الجلوكوز إلى البيئة، في معظم الحالات عن طريق انتقال الجل إلى الحالة السائلة. ^[15] البوليمرات الكيميائية الميكانيكية هي أيضًا في الغالب هيدروجيل، والتي تغير حجمها عند التحفيز ويمكن أن تعمل كمشغلات أو مستشعرات . كان أول ظهور لمصطلح "هيدروجيل" في الأدبيات في عام 1894. ^[16]

الهلام العضوي هو مادة صلبة غير بلورية وغير زجاجية قابلة للانعكاس الحراري ( بلاستيكية حرارية ) تتكون من طور عضوي سائل محاصر في شبكة مترابطة ثلاثية الأبعاد. يمكن أن يكون السائل، على سبيل المثال، مذيبًا عضويًا أو زيتًا معدنيًا أو زيتًا نباتيًا . تعد قابلية ذوبان وأبعاد الجسيمات للمادة البنائية من الخصائص المهمة للخصائص المرنة وصلابة المادة البنائية. غالبًا ما تعتمد هذه الأنظمة على التجميع الذاتي لجزيئات المادة البنائية. ^{[17] [18]} (مثال على تكوين شبكة قابلة للانعكاس الحراري غير مرغوب فيها هو حدوث تبلور الشمع في البترول . ^[19] )

تتمتع المواد الهلامية العضوية بإمكانية الاستخدام في عدد من التطبيقات، مثل الأدوية ، ^[20] ومستحضرات التجميل، والحفاظ على الفن، ^[21] والأغذية. ^[22]

الهلام الجاف / ˈzɪəroʊˌdʒɛl / هو مادة صلبة تتكون من هلام عن طريق التجفيف مع انكماش غير معوق. عادة ما يحتفظ الهلام الجاف بمسامية عالية (15-50٪) ومساحة سطح هائلة (150-900 م 2 / جم ) ^، إلى جانب حجم مسام صغير جدًا ( 1-10 نانومتر). عندما يحدث إزالة المذيبات في ظل ظروف فوق حرجة ، لا تتقلص الشبكة ويتم إنتاج مادة عالية المسامية ومنخفضة الكثافة تُعرف باسم الهلام الهوائي . ينتج عن المعالجة الحرارية للهلام الجاف عند درجة حرارة مرتفعة تلبيد لزج (انكماش الهلام الجاف بسبب كمية صغيرة من التدفق اللزج) مما ينتج عنه مادة صلبة أكثر كثافة ومتانة، تعتمد الكثافة والمسامية المحققة على ظروف التلبيد.

الهلاميات المائية النانوية المركبة ^{[23] [24]} أو الهلاميات المائية الهجينة، عبارة عن شبكات بوليمرية عالية الترطيب، متشابكة إما فيزيائيًا أو تساهميًا مع بعضها البعض و/أو مع الجسيمات النانوية أو البنى النانوية. ^[25] يمكن للهلاميات المائية النانوية المركبة أن تحاكي خصائص الأنسجة الطبيعية والبنية والبيئة الدقيقة بسبب بنيتها المسامية المترابطة والمرطبة. يمكن دمج مجموعة واسعة من الجسيمات النانوية، مثل المواد النانوية القائمة على الكربون والبوليمرية والسيراميك والمعادن داخل بنية الهلام المائي للحصول على مركبات نانوية ذات وظائف مخصصة. يمكن هندسة الهلاميات المائية النانوية المركبة بحيث تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية وكهربائية وحرارية وبيولوجية متفوقة. ^{[23] [26]}

تظهر العديد من المواد الهلامية خاصية اللزوجة - فهي تصبح سائلة عند تحريكها، ولكنها تتصلب مرة أخرى عند الراحة. بشكل عام، تبدو المواد الهلامية صلبة، تشبه الهلام. إنها نوع من السوائل غير النيوتونية . من خلال استبدال السائل بالغاز، من الممكن تحضير المواد الهلامية الهوائية ، وهي مواد ذات خصائص استثنائية بما في ذلك الكثافة المنخفضة جدًا، ومساحات السطح النوعية العالية ، وخصائص العزل الحراري الممتازة.

الهلام هو في الأساس خليط من شبكة بوليمر وطور مذيب . عند التمدد، تتحرك الروابط المتقاطعة للشبكة بعيدًا عن بعضها البعض. نظرًا لأن خيوط البوليمر بين الروابط المتقاطعة تعمل كنوابض إنتروبيا ، فإن الهلام يظهر مرونة مثل المطاط (وهو مجرد شبكة بوليمر، بدون مذيب). وذلك لأن عقوبة الطاقة الحرة لتمديد مونومرات شريحة بوليمر مثالية بحجم بين الروابط المتقاطعة إلى مسافة من طرف إلى طرف تُعطى تقريبًا بواسطة ^[27]${\displaystyle N}$${\displaystyle b}$ ${\displaystyle R}$

${\displaystyle F_{\text{ela}}\sim kT{\frac {R^{2}}{Nb^{2}}}.}$

هذا هو أصل مرونة كل من الهلام والمطاط . ولكن أحد الفروق الرئيسية هو أن الهلام يحتوي على طور مذيب إضافي وبالتالي فهو قادر على إحداث تغييرات كبيرة في الحجم تحت التشوه عن طريق إدخال وإخراج المذيب. على سبيل المثال، يمكن أن ينتفخ الهلام إلى عدة أضعاف حجمه الأولي بعد غمره في مذيب بعد الوصول إلى التوازن. هذه هي ظاهرة تورم الهلام. على العكس من ذلك، إذا أخرجنا الهلام المتورم وسمحنا للمذيب بالتبخر، فسوف ينكمش الهلام إلى حجمه الأصلي تقريبًا. يمكن إدخال هذا التغيير في حجم الهلام بدلاً من ذلك عن طريق تطبيق قوى خارجية. إذا تم تطبيق إجهاد ضاغط أحادي المحور على الهلام، فسيتم ضغط بعض المذيب الموجود في الهلام ويتقلص الهلام في اتجاه الإجهاد المطبق.

لدراسة الحالة الميكانيكية للهلام في حالة التوازن، فإن نقطة البداية الجيدة هي النظر في هلام مكعب الحجم يتم تمديده بواسطة عوامل ، وفي الاتجاهات الثلاثة المتعامدة أثناء الانتفاخ بعد غمره في مرحلة مذيب بحجم أولي . يكون الحجم المشوه النهائي للهلام عندئذٍ والحجم الإجمالي للنظام هو ، والذي يُفترض أنه ثابت أثناء عملية الانتفاخ لتبسيط المعالجة. تتميز الحالة المتورمة للهلام الآن تمامًا بعوامل التمدد ، وبالتالي من المثير للاهتمام استنباط طاقة التشوه الحرة كدالة لها، والتي يشار إليها باسم . للقياس على المعالجة التاريخية لمرونة المطاط وطاقة الخلط الحرة، غالبًا ما يتم تعريفها على أنها فرق الطاقة الحرة بعد وقبل الانتفاخ الموحد بواسطة حجم الهلام الأولي ، أي كثافة فرق الطاقة الحرة. يفترض شكل بطبيعة الحال مساهمتين من أصول فيزيائية مختلفة جذريًا، واحدة مرتبطة بالتشوه المرن لشبكة البوليمر، والأخرى بخلط الشبكة بالمذيب. وبالتالي، نكتب ^[28]${\displaystyle V_{0}}$${\displaystyle \lambda _{1}}$${\displaystyle \lambda _{2}}$${\displaystyle \lambda _{3}}$${\displaystyle V_{s0}}$${\displaystyle \lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}V_{0}}$${\displaystyle V_{0}+V_{s0}}$${\displaystyle \lambda _{1}}$${\displaystyle \lambda _{2}}$${\displaystyle \lambda _{3}}$${\displaystyle f_{\text{gel}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})}$${\displaystyle f_{\text{gel}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})}$${\displaystyle V_{0}}$${\displaystyle f_{\text{gel}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})}$

${\displaystyle f_{\text{gel}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})=f_{\text{net}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})+f_{\text{mix}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3}).}$

سننظر الآن في المساهمتين بشكل منفصل. إن مصطلح التشوه المرن للبوليمر مستقل عن طور المذيب وله نفس التعبير الخاص بالمطاط، كما هو مستمد من نظرية كون لمرونة المطاط :

${\displaystyle f_{\text{net}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})={\frac {G_{0}}{2}}(\lambda _{1}^{2}+\lambda _{2}^{2}+\lambda _{3}^{2}-3),}$

حيث يشير إلى معامل القص للحالة الأولية. من ناحية أخرى، يتم التعامل مع مصطلح الخلط عادةً بواسطة طاقة فلوري-هوجينز الحرة لمحاليل البوليمر المركزة ، حيث هو كسر حجم البوليمر. لنفترض أن الجل الأولي له كسر حجم البوليمر ، فإن كسر حجم البوليمر بعد التورم سيكون لأن عدد المونومرات يظل كما هو بينما زاد حجم الجل بعامل . مع انخفاض كسر حجم البوليمر من إلى ، يتم خلط محلول بوليمر بتركيز وحجم مع مذيب نقي بحجم ليصبح محلولًا بتركيز بوليمر وحجم . يتم إعطاء تغير كثافة الطاقة الحرة في خطوة الخلط هذه على النحو التالي ${\displaystyle G_{0}}$${\displaystyle f_{\text{mix}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})}$ ${\displaystyle f(\phi )}$${\displaystyle \phi }$${\displaystyle \phi _{0}}$${\displaystyle \phi =\phi _{0}/\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}}$${\displaystyle \lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}}$${\displaystyle \phi _{0}}$${\displaystyle \phi }$${\displaystyle \phi _{0}}$${\displaystyle V_{0}}$${\displaystyle (\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}-1)V_{0}}$${\displaystyle \phi }$${\displaystyle \lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}V_{0}}$

${\displaystyle V_{g0}f_{\text{mix}}(\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3})=\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}f(\phi )-[V_{0}f(\phi _{0})+(\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}-1)f(0)],}$

حيث على الجانب الأيمن، يكون المصطلح الأول هو كثافة طاقة فلوري-هوجينز للهلام المتورم النهائي، ويرتبط المصطلح الثاني بالهلام الأولي والثالث بالمذيب النقي قبل الخلط. يؤدي استبدال ${\displaystyle \phi =\phi _{0}/\lambda _{1}\lambda _{2}\lambda _{3}}$

${\displaystyle f_{\text{mix}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})={\frac {\phi _{0}}{\phi }}[f(\phi )-f(0)]-[f(\phi _{0})-f(0)].}$

لاحظ أن المصطلح الثاني مستقل عن عوامل التمدد ، و وبالتالي يمكن إسقاطه في التحليل اللاحق. الآن نستخدم طاقة فلوري-هوجينز الحرة للحصول على محلول بوليمر-مذيب يقرأ ^[29]${\displaystyle \lambda _{1}}$${\displaystyle \lambda _{2}}$${\displaystyle \lambda _{3}}$

${\displaystyle f(\phi )={\frac {kT}{v_{c}}}[{\frac {\phi }{N}}\ln \phi +(1-\phi )\ln(1-\phi )+\chi \phi (1-\phi )],}$

حيث هو حجم المونومر، هو طول خيط البوليمر و هو معامل طاقة فلوري-هوجينز . نظرًا لأن طول البوليمر في الشبكة لا نهائي فعليًا، يمكننا أخذ الحد وتقليصه إلى ${\displaystyle v_{c}}$${\displaystyle N}$${\displaystyle \chi }$${\displaystyle N\to \infty }$${\displaystyle f(\phi )}$

${\displaystyle f(\phi )={\frac {kT}{v_{c}}}[(1-\phi )\ln(1-\phi )+\chi \phi (1-\phi )].}$

يؤدي استبدال هذا التعبير وإضافة مساهمة الشبكة إلى ^[28]${\displaystyle f_{\text{mix}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})}$

${\displaystyle f_{\text{gel}}(\lambda _{1},\lambda _{2},\lambda _{3})={\frac {G_{0}}{2}}(\lambda _{1}^{2}+\lambda _{2}^{2}+\lambda _{3}^{2})+{\frac {\phi _{0}}{\phi }}f(\phi ).}$

يوفر هذا نقطة البداية لفحص توازن التورم لشبكة هلام مغمورة في مذيب. يمكن إظهار أن تورم الهلام هو المنافسة بين قوتين، إحداهما هي الضغط الاسموزي لمحلول البوليمر الذي يفضل امتصاص المذيب والتمدد، والأخرى هي قوة استعادة مرونة شبكة البوليمر التي تفضل الانكماش. في حالة التوازن، يلغي التأثيران بعضهما البعض تمامًا من حيث المبدأ والتأثير المرتبط بهما ، ويحددان حجم الهلام المتوازن. في حل معادلة توازن القوة، غالبًا ما يتم تفضيل الحلول الرسومية. ${\displaystyle \lambda _{1}}$${\displaystyle \lambda _{2}}$${\displaystyle \lambda _{3}}$

في نهج بديل للقياس، افترض أن هلامًا متساوي الخواص يتمدد بعامل في جميع الاتجاهات الثلاثة. وفقًا لتقريب الشبكة الأفينية ، تزداد المسافة المتوسطة من الطرف إلى الطرف في الهلام من البداية إلى ويمكن كتابة الطاقة المرنة لحامل واحد على النحو التالي ${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle R_{0}^{2}}$${\displaystyle (\lambda R_{0})^{2}}$

${\displaystyle F_{\text{ela}}\sim kT{\frac {(\lambda R_{0})^{2}}{R_{\text{ref}}^{2}}},}$

حيث يكون متوسط ​​التقلب التربيعي في المسافة من طرف إلى طرف لخيط واحد. ثم تكون معامل مرونة الجل عبارة عن طاقة المرونة للخيط الواحد مضروبة في كثافة عدد الخيوط لإعطاء ^[27]${\displaystyle R_{\text{ref}}}$${\displaystyle \nu =\phi /Nb^{3}}$

${\displaystyle G(\phi )\sim {\frac {kT}{b^{3}}}{\frac {\phi }{N}}{\frac {(\lambda R_{0})^{2}}{R_{\text{ref}}^{2}}}.}$

يمكن بعد ذلك معادلة هذه الوحدة بالضغط الاسموزي (من خلال التمايز للطاقة الحرة) لإعطاء نفس المعادلة التي وجدناها أعلاه.

فكر في هيدروجيل مصنوع من بوليمرات إلكتروليت مزينة بمجموعات حمضية ضعيفة يمكن أن تتأين وفقًا للتفاعل

${\displaystyle {\text{HA}}\rightleftharpoons {\text{A}}^{-}+{\text{H}}^{+}}$

يتم غمره في محلول ملحي بتركيز فسيولوجي. يتم التحكم في درجة تأين البوليمرات الكهربائية من خلال و بسبب الطبيعة المشحونة لـ و ، والتفاعلات الكهروستاتيكية مع الأيونات الأخرى في الأنظمة. هذا هو في الواقع نظام تفاعل يحكمه توازن الحمض والقاعدة الذي يتم تعديله بواسطة التأثيرات الكهروستاتيكية، وهو ذو صلة بتوصيل الأدوية ، وتحلية مياه البحر وتقنيات غسيل الكلى . نظرًا للطبيعة المرنة للهلام، فإن تشتت في النظام مقيد وبالتالي، سيكون هناك تقسيم لأيونات الأملاح و داخل وخارج الهلام، وهو ما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بدرجة تأين البوليمر الكهربائي . إن تقسيم الأيونات داخل وخارج الهلام يشبه تقسيم الأيونات عبر غشاء شبه نفاذ في نظرية دونان الكلاسيكية ، ولكن لا توجد حاجة إلى غشاء هنا لأن قيد حجم الهلام المفروض بواسطة مرونة الشبكة يؤدي دوره بشكل فعال، في منع الأيونات الكبيرة من المرور عبر الغشاء الوهمي مع السماح للأيونات بالمرور. ^[30]${\displaystyle {\text{pH}}}$${\displaystyle {\text{H}}^{+}}$${\displaystyle {\text{A}}^{-}}$${\displaystyle {\text{A}}^{-}}$${\displaystyle {\text{H}}^{+}}$

إن الاقتران بين تقسيم الأيونات ودرجة تأين البوليمر الكهربائي لا يتم إلا جزئيًا بواسطة نظرية دونان الكلاسيكية . وكنقطة بداية يمكننا إهمال التفاعلات الكهروستاتيكية بين الأيونات. ثم عند التوازن، تتفكك بعض مواقع الأحماض الضعيفة في الهلام لتشكل ما يجذب الكهروستاتيكيًا الكاتيونات الموجبة المشحونة والملح مما يؤدي إلى تركيز مرتفع نسبيًا من وكاتيونات الملح داخل الهلام. ولكن لأن تركيز أعلى محليًا، فإنه يقمع المزيد من تأين مواقع الأحماض. هذه الظاهرة هي تنبؤ نظرية دونان الكلاسيكية. ^[31] ومع ذلك، مع التفاعلات الكهروستاتيكية، هناك المزيد من التعقيدات للصورة. ضع في اعتبارك حالة موقعين حمضيين متجاورين غير مشحونين في البداية يتفككان لتكوين . نظرًا لأن الموقعين مشحونان سلبًا، فسيكون هناك تنافر بين الشحنة والشحنة على طول العمود الفقري للبوليمر مما يميل إلى تمدد السلسلة. هذه التكلفة من الطاقة عالية سواء من الناحية المرنة أو الكهروستاتيكية وبالتالي تقمع التأين. على الرغم من أن قمع التأين هذا يشبه نوعيًا ذلك الخاص بتنبؤ دونان، إلا أنه غائب دون اعتبارات كهروستاتيكية وموجود بغض النظر عن تقسيم الأيونات. يحدد الجمع بين التأثيرين بالإضافة إلى مرونة الهلام حجم الهلام عند التوازن. ^[30] ونظرًا لتعقيد توازن الحمض والقاعدة المقترن، والكهرباء الساكنة ومرونة الشبكة، فقد تمت إعادة إنشاء مثل هذا النظام بشكل صحيح مؤخرًا في المحاكاة الحاسوبية . ^{[30] [32]}${\displaystyle {\text{A}}^{-}}$${\displaystyle {\text{H}}^{+}}$${\displaystyle {\text{H}}^{+}}$${\displaystyle {\text{H}}^{+}}$${\displaystyle {\text{HA}}}$${\displaystyle {\text{A}}^{-}}$

تفرز بعض الأنواع مواد هلامية فعالة في مكافحة الطفيليات. على سبيل المثال، يفرز الحوت الطيار ذو الزعانف الطويلة مادة هلامية إنزيمية تستقر على السطح الخارجي لهذا الحيوان وتساعد في منع الكائنات الحية الأخرى من إنشاء مستعمرات على سطح أجسام هذه الحيتان. ^[33]

تشمل المواد الهلامية المائية الموجودة بشكل طبيعي في الجسم المخاط والجسم الزجاجي للعين والغضاريف والأوتار وجلطات الدم . وتؤدي طبيعتها اللزجة المرنة إلى تكوين مكون الأنسجة الرخوة في الجسم، والذي يختلف عن الأنسجة الصلبة القائمة على المعادن في الجهاز الهيكلي. ويعمل الباحثون بنشاط على تطوير تقنيات استبدال الأنسجة المشتقة صناعيًا والمشتقة من المواد الهلامية المائية، لكل من الغرسات المؤقتة ( القابلة للتحلل) والغرسات الدائمة (غير القابلة للتحلل). تناقش مقالة مراجعة حول هذا الموضوع استخدام المواد الهلامية المائية لاستبدال النواة اللبية واستبدال الغضاريف ونماذج الأنسجة الاصطناعية . ^[34]

يمكن للعديد من المواد أن تشكل هلامًا عند إضافة مادة مثخنة أو عامل تجلط مناسب إلى تركيبتها. وهذا النهج شائع في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات، من الأطعمة إلى الدهانات والمواد اللاصقة.

في مجال الاتصالات بالألياف الضوئية، يتم استخدام هلام ناعم يشبه هلام الشعر من حيث اللزوجة لملء الأنابيب البلاستيكية التي تحتوي على الألياف. والغرض الرئيسي من الهلام هو منع تسرب المياه في حالة خرق أنبوب العازل، ولكن الهلام يحمي الألياف أيضًا من التلف الميكانيكي عندما ينحني الأنبوب حول الزوايا أثناء التركيب أو ينثني. بالإضافة إلى ذلك، يعمل الهلام كمساعد معالجة أثناء بناء الكابل، حيث يحافظ على الألياف في المنتصف بينما يتم بثق مادة الأنبوب حولها.

• هلام هوائي
• حمض 2-أكريلاميدو-2-ميثيل بروبان سلفونيك
• التحليل الكهربائي للهلام الآغاروزي
• ريولوجيا الغذاء
• الرحلان الكهربائي للهلام
• كروماتوغرافيا الترشيح الهلامي
• حزمة جل
• كروماتوغرافيا نفاذية الهلام
• هيدروكولويد
• انتشار مناعي مزدوج في أوكترلوني
• عجينة (علم الروماتيزم)
• الرحلان الكهربائي للهلام البولي أكريلاميد
• الانتشار المناعي الشعاعي
• جل السيليكون
• التحليل الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد
• الفراغ (المركبات)
• مادة ناعمة
• جل التوازن

• IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "xerogel". doi :10.1351/goldbook.X06700