الهلام هو نظام غرواني يتكون من طور صلب متصل يحيط أو يتخلل طور سائل (غالباً ما يكون ماء). وهو يتصرف مثل المادة الصلبة ويكون مرناً، على الرغم من أنه يتكون أساساً من سائل. تتشكل المواد الهلامية عن طريق الربط المتقاطع للبوليمرات أو الجسيمات الغروية التي تشكل شبكة ثلاثية الأبعاد تحيط بالسائل.
المواد الهلامية هي موائع غير نيوتونية، مما يعني أن خواص تدفقها لا تتبع قوانين اللزوجة النيوتونية الكلاسيكية. وعلى النقيض من السوائل النيوتونية، التي تظل لزوجتها ثابتة، فإن السوائل غير النيوتونية مثل المواد الهلامية تتفاعل بشكل مختلف مع قوى القص. يمكن أن تتغير لزوجتها تحت ضغط ميكانيكي، مثل الضغط أو التمدد. ونتيجة لذلك، تُظهر المواد الهلامية خواص لزوجة تحت التشوه البطيء، ولكنها تميل إلى التصرف بشكل أكثر صلابة أو مرونة تحت الإجهاد السريع أو القوي.
ويمنحه الارتباط في الجزء السائل الطابع “الصلب” العياني. تأتي المواد الهلامية في أنواع وأشكال مختلفة وغالبًا ما تستخدم في المستحضرات الصيدلانية أو كمواد لاصقة.
وهناك نوع خاص من المواد الهلامية يسمى الزيروجيل (xerogels)، والتي عادةً ما يتم إزالة عوامل التورم منها. ومن أمثلة الزيروجيل هلام السيليكا المجفف أو الجيلاتين.
يمكن تحليل المواد الهلامية بسهولة عن طريق مسعر المسح التفاضلي (كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي – DSC)، كما يحدث غالبًا في مراقبة الجودة.
يُظهر المنحنى تشغيل DSC لجسيمات أكسيد الألومنيوم النانوية في مصفوفة هلامية، تم تسخينها بمعدل تسخين خطي قدره 10 كلفن/دقيقة في جو من النيتروجين.
تُظهر الإشارة تأثيرين مهمين أثناء التشغيل يستحقان إلقاء نظرة فاحصة عليهما:
في النطاق حتى 120 درجة مئوية، هناك فقدان للماء، وهو ما يحدث بسبب تغير الكتلة العينة الناجم عن تغير Cp الناجم عن التغير في كتلة العينة يؤدي إلى انزياح في خط الأساس.
ونتيجة لهذا التأثير، تبقى مصفوفة هلامية جافة تحتوي على جسيمات نانوية – ما يسمى بـ xerogel. عند حوالي 200 درجة مئوية، يحدث انتقال طوري من الجسيمات النانوية من بنية أكسيد الألومنيوم المرتبة إلى بنية أكسيد الألومنيوم غير المتبلورة، والتي يمكن رؤيتها كذروة حادة صغيرة.
هذان التأثيران قابلان للتكرار ويميزان هلام الجسيمات النانوية بشكل جيد.
