Viscoelastic properties of hydrogels depending on relative humidity

Tato bakalářská práce se zabývá především stanovením závislosti viskoelastických vlastností fyzikálně síťovaných hydrogelů na relativní vlhkosti řízené vlhkostní celou (jakožto příslušenstvím k rotačnímu reometru), popřípadě exsikátorem se sušicím médiem. Hlavním cílem byla optimalizace metodiky vlhkostní cely pro reologické stanovení viskoelastických vlastností hydrogelových materiálů jako funkce relativní vlhkosti a ověření této metodiky na agarózovém hydrogelu. Výsledky ukázaly, že agarózový hydrogel po vystavení zvolené relativní vlhkosti postupně ztrácí disperzní prostředí, což v případě měření se standardním nastavením kontroly měřicí štěrbiny, která je během měření konstantní, vede ke ztrátě kontaktu horního senzoru reometru se vzorkem. Jako vhodné řešení se ukázalo nastavení kontroly normálové síly, které vedlo k postupnému snižování výšky horního senzoru reometru, což umožnilo udržet během vysychání hydrogelu normálovou sílu na požadované hodnotě. Vlhkostní cela se ukazuje jako vhodná metoda stanovení závislosti viskoelastických vlastností hydrogelů na relativní vlhkosti. Na rozdíl od použití exsikátoru se sušicím médiem nedochází k tak prudkému sušení hydrogelového vzorku, které by vedlo k porušení struktury na jeho povrchu. Další výhodou vlhkostní cely je schopnost udržet požadovanou hodnotu relativní vlhkosti i v případě, že gel začne do svého okolí uvolňovat disperzní prostředí, což v exsikátoru se sušicím médiem možné nebylo.This bachelor thesis is mainly aimed on the determination of the dependence of the viscoelastic properties of physically crosslinked hydrogels on the relative humidity controlled by humidity cell (as an accessory to a rotary rheometer), or the desiccator with the drying medium. The main objective was to optimise the methodology of the humidity cell for the rheological determination of the viscoelastic properties of hydrogel materials as a function of relative humidity and to verify experimental setup on the agarose hydrogel. The results showed that the agarose hydrogel gradually loses its dispersion medium after exposure to chosen relative humidity, resulting in a loss of contact between the upper rheometer sensor and the sample when measured with the standard measurement gap control setting, which is constant during the measurement. The setting of the control of normal force proved to be an appropriate solution, which has led to a gradual reduction in the height of the upper rheometer sensor in an attempt to keep the normal force at the desired level during the drying of the hydrogel. A humidity cell proves to be an appropriate method for determining the dependence of the viscoelastic properties of hydrogels on relative humidity. Unlike the use of a desiccator with drying medium, the drying of the hydrogel sample does not result in such rapid drying that it breaks the texture on its surface. Another advantage of a humidity cell is the ability to maintain the desired relative humidity value even if the gel begins to release dispersion medium into its surroundings, which was not possible with a desiccator with drying medium.