Smarte Hydrogele

Smarte Hydrogele (engl. smart oder stimuli-responsive hydrogels) sind Polymere, deren Moleküle chemisch oder physikalisch zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind. In Gegenwart eines günstigen Lösungsmittels quillt ein solches Netzwerk, indem es dieses aufnimmt. Man bezeichnet das gequollene Netzwerk dann auch als Gel, und sofern Wasser das Quellmittel ist, als Hydrogel. Da die Gele bei einer Expansion bzw. Kontraktion zum Teil erhebliche Kräfte entwickeln, sind sie in der Lage, mechanische Arbeit zu verrichten.

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Ein smartes Verhalten weisen nur ausgewählte Polymernetzwerke auf. Diese besitzen die Fähigkeit, unter bestimmten Voraussetzungen selektiv auf Gradienten physikalischer Umgebungsgrößen mit ausgeprägten Volumenänderungen zu reagieren. Sensitivitäten sind insbesondere gegenüber Temperatur, pH-Wert, Ionen- oder Stoffkonzentrationen erzielbar. Smarte Hydrogele besitzen deshalb integrierte Aktor-Sensor-Funktionen, d.h., sie vereinen Sensoren und Aktoren in einem einzigen Element. Dies wird z.B. in Chemostaten ausgenutzt.

Von smarten Hydrogelen werden beträchtliche Impulse für die chemische Sensorik, Mikrosystemtechnik und Mikrofluidik, Regelungstechnik sowie Medizintechnik erwartet.

Manchmal werden smarte Hydrogele auch als chemomechanische Aktoren bezeichnet.