Artikeln har publicerats i tidningen Yliopisto 8/2022.
Sami Hietala, forskare inom polymerkemi, ställer fram en provburk med ketchup på botten. Även om burken vänds upp och ner blir ketchupen kvar där den är. Först efter att man skakat om burken börjar ketchupen långsamt rinna ner.
– Ketchupeffekten, säger Hietala.
Det här är reologi. Den struktur som bildats medan ämnet befann sig i vila hindrar ämnet från att flöda. Omskakningen löser upp strukturen, vilket gör att ämnet börjar flöda. I innehållsdeklarationen för livsmedel kan det stå att produkten innehåller förtjockningsmedel. Det reglerar flödesmotståndet, dvs. viskositeten.
Tillverkarna justerar också sammansättningen i schampo eller kosmetiska krämer för att få dem att fungera på önskat reologiskt sätt. Ämnena ska vara lätta att framställa och det ska vara bekvämt för konsumenten att använda dem.
En reolog är förtrogen med hur vätskor flödar, men studerar också egenskaper hos fasta ämnen, såsom deras elasticitet, styrka och töjbarhet.
– De flesta material kan samtidigt ha både viskösa och elastiska egenskaper. Sådana material är viskoelastiska.
Målarfärger och smörjoljor
Reologi behövs till exempel vid tillverkning av plaster, målarfärger och smörjoljor. Smält plast måste flöda obehindrat. Vid härdning måste den uppnå önskad hållfasthet.
Målarfärgen ska hålla kvaliteten då den förvaras på burk och får inte rinna medan den torkar. Smörjolja till bilen å andra sidan måste fungera i både en kall och en varm motor.
Produkternas reologiska egenskaper kan justeras med syntetiska polymerer och genom att ändra sammansättningen, längden och mängden av polymerkedjor. Egenskaperna kan också justeras med olika tillsatser.
Hietala har främst undersökt vattenlösliga eller dispergerbara polymerer vars lösningars egenskaper plötsligt förändras till exempel när temperaturen förändras.
– Temperaturen inverkar på lösningens flytbarhet, den kan bli gellik eller rinnande redan med en temperaturförändring på bara några grader, berättar Hietala.
Samtidigt kan man binda eller frigöra önskade ämnen i en lösning. Därför undersöker man bland annat möjligheterna att använda polymerer som läkemedelstransportörer i kroppen.
Nya förpackningar?
Strävandena efter en cirkulär ekonomi och fossilfria råvaror har ökat intresset för biopolymerer, såsom cellulosa, hemicellulosa, lignin, agaros och kitin.
Kemisterna ställs inför olika utmaningar när de utvecklar produkter som baserar sig på biopolymerer. Naturmaterial är ofta vattenlösliga, och som förpackningsmaterial absorberar de vatten eller släpper igenom gaser. I vissa avseenden är oljebaserade material fördelaktigare.
– En plastförpackning håller till exempel kött färskt under en lång tid. En snabb övergång till enbart biopolymerer är inte möjlig, säger Hietala.
Forskarna experimenterar likväl hela tiden med nya biobaserade och biologiskt nedbrytbara polymerer.
Docent Sami Hietala tilldelades Nordiska Reologisällskapets pris Karl Clason Rheology Award i september.
Tidningen Yliopisto är en vetenskapstidskrift vid Helsingfors universitet som följer journalistreglerna.