PROCESAMIENTO
Los productos cerámicos más tradicionales y técnicos son
manufacturados compactando polvos o partículas en matrices que son
posteriormente calentados a enormes temperaturas para enlazar las partículas
entre sí.
Las etapas básicas para el proceso de cerámica de
aglomeración de partículas son: (1) preparación de material; (2) moldeado o
fundido; (3) tratamiento térmico por secado y horneado por calentamiento de la
pieza de cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las
partículas enlazadas.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS
(Físicas y Químicas)
Las propiedades de los materiales a escala macro son fijas para un mismo tipo de material; sin embargo, algunas propiedades de un mismo material, a escala nano, varían con su tamaño y su forma
Físicas:
El punto de fusión disminuye, generalmente, como consecuencia de su gran área superficial específica y el mayor número de átomos en la superficie; esto afecta al comportamiento termodinámico del volumen de la nanopartícula. Los átomos de la superficie necesitan menos energía para moverse porque hay menos átomos en el interior de la nanopartícula y necesitan menor energía para vencer las fuerzas intermoleculares de atracción.
Físicas:
1.-Las propiedades ópticas de los cerámicos se pueden controlar mediante varias formulaciones y control de la estructura.
2.-Tienen temperaturas de fusión o de descomposición muy elevadas.
3.-La conductividad térmica se reduce al incrementarse la temperatura.
4.-Tendencia hacia el agrietamiento.
5.-Son generalmente aislantes.
Químicas
Las nano partículas metálicas o iónicas manifiestan propiedades químicas muy importantes: el auto ensamblado y las excepcionales propiedades que pueden tener como catalizadores.
Su elevada reactividad química es consecuencia de su elevada superficie específica y del importante número de átomos en la superficie que originan una elevada energía de superficie de las nanopartículas.
Químicas:
1.-Son resistentes a las alteraciones químicas.
2.-Están compuestos principalmente por enlaces iónicos y
covalentes.
3.-Son materiales inorgánicos.
4.-Tienen baja conducción eléctrica.
5.-Mecánicamente frágiles.
A continuación, enunciamos algunas propiedades y
aplicaciones de los materiales cerámicos.
Función
|
Propiedades
|
Aplicaciones
|
Mecánica
|
Resistencia a la abrasión.
Capacidad lubricante.
|
Abrasivos.
Piezas de precisión, álabes de turbina.
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Eléctrica
|
Súper conductividad.
Bajas pérdidas dieléctricas (Permitividad).
Piroelectricidad.
Semiconductividad.
|
Suspensores.
Termisores.
Varistores.
Condensadores.
|
Magnética
|
Imágenes con buen contraste.
Alta densidad de corrientes.
Ferromagnetismo y ferrimagnetismo.
|
Instrumentos de pantallas.
Electrodos baterías solares.
Imanes permanentes.
Elementos de memoria.
Componentes magnéticos,
|
Ópticas
|
Catodoluminiscente
Absorción, reflexión y transmisión.
Buena transparencia.
|
Pantallas de tubos de imagen.
Fibras ópticas.
Cerámica translúcida.
Electrodo transparente
|
Química
|
Biocompatibilidad.
Resistencia a la corrosión.
Catálisis.
Conductividad iónica.
|
Prótesis (dientes y huesos).
Equipamiento químico.
Catalizadores.
Electrolitos, sensores de gas.
|
Nuclear
|
Resistencia refractarias.
Resistencia a la radiación.
Resistencia a la corrosión.
|
Revestimientos de reactores.
Elementos de combustión.
Material moderador.
|
Térmica
|
Aislante térmico.
Conductividad térmica.
Absorción de calor.
|
Refractarios (para hornos).
Cambiadores de calor.
Revestimientos.
|
CLASIFICACIÓN DE MATERIALES CERÁMICOS
Materiales cerámicos tradicionales:
Están fabricados con materias primas de yacimientos
naturales, con o sin proceso de beneficiación para eliminar impurezas a fin de
aumentar su pureza, tales como los materiales arcillosos.
Las cerámicas tradicionales pueden definirse como, aquellas
que comprenden las industrias que tienen como base a los arcillosos, los
cementos y vidrios de silicatos.
Algunas de sus características son:
El conformado puede ser manuela y el proceso de cocción se
realiza en hornos tradicionales (horno túnel, hornos ascendentes).
La microestructura de la mayoría de los materiales cerámicos
tradicionales presentan un tamaño de grano muy grueso, alta porosidad y
visibilidad en un microscopio de no mucho aumento.
La densidad llega únicamente a alcanzar valores de entre el
10-20% menos que la densidad teórica del material.
El nivel de los efectos en un material cerámico tradicional
es del orden de milímetros.
Dentro de este tipo de clasificación, podemos mencionar
algunos ejemplos de elementos como lo son las vasijas de barro cocido, la
porcelana, los ladrillos, las tejas, los vidrios, etc.
Materiales cerámicos
avanzados:
Están fabricados con materias primas artificiales que han
sufrido un importante proceso químico para conseguir una pureza alta y una
mejora de sus características físicas.
Estos cerámicos son compuestos oxidados y no oxidados de
elementos metálicos y no metálicos incluyendo al carbón, son livianos, resisten
a las deformaciones aún a altas temperaturas.
Sus características más importantes son:
El proceso de conformado se realiza con equipos
sofisticados, que incluyen la utilización de alta temperatura y presión.
La microestructura es de grano fino y se tiene que resolver
o estudiar por medio de la microscopía electrónica.
La densidad llega a alcanzar valores del orden del 99 o 100%
de la densidad teórica del material.
El nivel de los defectos en un material cerámico avanzado es
del orden de las micras.
Los mencionados anteriormente, son aquellos productos, los
cuales, se espera que, dependiendo de las materias primas y composición,
poseen, excelentes propiedades mecánicas, incluso bajo condiciones extremas de
tensión, extremo desgaste y excelentes propiedades eléctricas.
CLASIFICACIÓN POR SU ESTRUCTURA
Cerámico cristalino:
Se obtienen a partir de solice fundida, tanto el proceso de
fusión como el de solidificación posterior son lentos, lo que permite a los
átomos ordenarse en cristales regulares.
Hay dos características de los iones que componen los
materiales cerámicos cristalino que determinan su estructura:
El valor de la carga eléctrica de los iones componentes.El
cristal, debe ser eléctricamente neutro, debe haber igual número de cargas
positivas que negativas.
Los tamaños relativos de los cationes y aniones.Esta,
comprende el radio de ambos iones, donde uno es menor que el otro.
Un ejemplo de este tipo, es el diamante, el cual, es un
poliformo metaestable de carbono, se caracteriza por ser extremadamente duro y
por su poca conductividad eléctrica.
Cerámico no cristalino:
En el caso de estos, el proceso de enfriamiento es rápido,
lo que impide el proceso de cristalización. Lo que hace que el sólido sea
amorfo ya que los átomos no se ordenan de ningún modo preestablecido. Él es
caso de los vidrios y los polímeros vitreros.
El comportamiento durante la solidificación de un vidrio es
diferente al de los metales y materiales cristalinos lo cuales varían del
volumen específico frente a la temperatura, al contrario que un sólido
cristalino que se presenta a una temperatura de fusión la cual realiza la
solidificación
Muchos vidrios están basados en la Silice, en el vidrio, los
tetraedros se retuercen sobre sí mismos formando una red dispersa sin orden de
largo alcance.
La mayoría de los
cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre
estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:
Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual
los iones de bario y oxígeno forman una celda unidad cúbica centrada en las
caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones óxido
en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda
unidad coordinado a seis iones oxígeno
Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura
hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones
de metal y 18 de oxígeno.
Estructura de
espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxígeno forman un retículo cúbico centrado
en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u
octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.
Estructura de
grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.
2.5 Materiales
Compuestos
Los materiales compuestos son combinaciones
macroscópicas de dos o más materiales diferentes que poseen una interfase
discreta y reconocible que los separa. Debido a ello, son heterogéneos (sus
propiedades no son las mismas en todo su volumen). Si bien algunos materiales
compuestos son naturales (como la madera o el hueso), la gran mayoría de los
materiales compuestos utilizados en la actualidad son diseñados y “fabricados”
por el hombre. Los materiales de esta familia surgen de la necesidad de obtener
materiales con una combinación de propiedades que difícilmente se encuentren en
los cerámicos, los plásticos o los metales. Por ejemplo, en la industria del
transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y
que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se
dan juntas; por lo que se “diseña” un material según la aplicación para la cual
se necesitan. A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades
excepcionales, utilizar estos materiales en aplicaciones prácticas no siempre
es factible dado que se trata, en general, de materiales caros, de difícil
fabricación. Una característica de todos los materiales compuestos es que, en
cada uno de ellos, se pueden distinguir dos componentes bien diferenciados: la
matriz y el refuerzo o fase discontinua.
- Son combinaciones
macroscópicas de dos o más materiales diferentes
- Algunos
materiales compuestos son naturales (como la madera o el hueso), la gran
mayoría de los materiales compuestos utilizados son diseñados y
“fabricados” por el hombre.
- En general son
materiales caros y de difícil fabricación.
- Surgen de la necesidad de
obtener materiales con una combinación de propiedades que difícilmente de
encontrar
Para comprender qué son los materiales compuestos y
por qué los necesitamos, debemos estudiar qué características poseen y cómo se
relacionan la matriz y el refuerzo.
La matriz
La matriz es la fase continua en la que el refuerzo
queda “embebido”. Tanto materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas
pueden cumplir con este papel. A excepción de los cerámicos, el material que se
elige como matriz no es, en general, tan rígido ni tan resistente como el
material de refuerzo.
Las funciones principales de la matriz son:
• definir las propiedades físicas y químicas
• transmitir las cargas al refuerzo
• protegerlo y brindarle cohesión.
Así como también permitirá determinar algunas
características del material compuesto como la conformabilidad y el acabado
superficial, es decir, de las propiedades de la matriz dependerá la capacidad
que posea el material compuesto para ser conformado con geometrías complejas en
procesos que, generalmente, no involucrarán posteriores etapas de acabado.
Al someter al material compuesto a diferentes tipos
de cargas mecánicas la matriz juega diferentes roles:
1. Bajo cargas compresivas: es la matriz la
que soporta el esfuerzo, ya que se trata de la fase continua.
2. En tracción: la matriz transfiere la
carga aplicada sobre la pieza a cada una de las fibras o partículas, de manera
que éstas sean las que soporten el esfuerzo. Para ello es necesaria una
excelente adhesión entre la matriz y el refuerzo. Además, muchas veces es la
matriz la que determina la resistencia al impacto y la encargada de detener la
propagación de fisuras.
El material de refuerzo
Es la fase discontinua (o dispersa) que se agrega a
la matriz para conferir al compuesto alguna propiedad que la matriz no posee.
En general, el refuerzo se utiliza para incrementar la resistencia y rigidez
mecánicas pero, también, se emplean refuerzos para mejorar el comportamiento a
altas temperaturas o la resistencia a la abrasión.
El refuerzo puede ser en forma de partículas o de
fibras. Como regla general, es más efectivo cuanto menor tamaño tienen las
partículas y más homogéneamente distribuidas están en la matriz o cuando se
incrementa la relación longitud/diámetro de la fibra. Si bien, los materiales
de refuerzo pueden presentarse en forma de partículas en un amplio grupo de
materiales compuestos, los más numerosos y ampliamente utilizados son aquellos
reforzados con fibras. En la mayoría de los compuestos reforzados con fibras,
éstas son resistentes, rígidas y de poco peso. Si el compuesto debe ser
utilizado a temperaturas elevadas, también la fibra deberá tener una
temperatura de fusión alta.
Además de las características de las fibras y de la
matriz, las propiedades de los materiales compuestos dependerán de cómo sea la
interfase (la región de contacto) entre estos dos componentes. Si la interfase
es débil, la transferencia de carga de la matriz a la fibra no será eficiente
y/o bien será la matriz la que termine soportando las cargas (y fallando,
puesto que no es muy resistente), o se producirán huecos entre la matriz y las
fibras, lo cual llevará a la rotura de la pieza. Lograr una buena adhesión
entre la fibra y la matriz no es tarea fácil, ya que en general se trata de
materiales de familias diferentes (polímero - vidrio, metal - cerámico) y la
buena adhesión depende del contacto íntimo de los átomos en la superficie de
uno y otro componente. Es por eso que existe toda un área de desarrollo de
aditivos con los cuales recubrir a las fibras para que resulten más compatibles
con la matriz, y aumenten la adhesión entre los componentes del material
compuesto.
Clasificación de los materiales compuestos
1.- Clasificación según la forma de los
constituyentes
- Composites fibrosos: el
refuerzo es una fibra, es decir, un material con una relación
longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas
(estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo: epoxi
con fibra de vidrio
- Composites particulados: el
refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las dimensiones de las
partículas son aproximadamente iguales en todas las direcciones. Ejemplo:
caucho reforzado con negro de humo.
- Composites estructurales: son
materiales constituidos por la combinación de materiales compuestos y
materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en materiales laminados
(constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o paneles sándwich
(compuestos de núcleo y tapas)
2.- Clasificación según la naturaleza de los
constituyentes
- Compuestos de
matriz polimérica: son los más comunes, la matriz es un polímero y una
variedad de fibras, tales como las de vidrio o las de carbono, se utilizan
como refuerzo.
- Compuestos de
matriz metálica: Están formados por metales “livianos” como el aluminio
como matriz y fibras de refuerzo como las de carburo de silicio.
- Compuestos de
matriz cerámica: se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. Estos
materiales están formados por una matriz cerámica y un refuerzo de fibras
cortas.
características
- Composites de matriz orgánica (polímeros).
- presentan baja densidad
- posibilidad de obtención de piezas complicadas
- son los más utilizados en la actualidad
Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.
- Composites de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y
magnesio)
- mayor duración
- elevada conductividad térmica y eléctrica
- no absorben humedad
- mayor resistencia al desgaste
Su principal desventaja es su alto precio
- Composites de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi (carburo de
silicio), etc.
Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja
su fragilidad y baja resistencia a choques térmicos.
3.- Clasificación según el tamaño de la fase
dispersa
Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del
orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de
estos composites, también presentan problemas:
- dificultad de procesado
- no se pueden procesar para obtener láminas o fibras
Estos problemas son consecuencia de la diferencia
de tamaño entre el refuerzo y los componentes de la matriz (cadenas de polímero
en el caso de los composites de matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a
interacciones débiles entre la matriz y la interfase.
Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un
nuevo tipo de composite:
Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanómetro (10-9 m=10-3micras).
En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.
Propiedades de los materiales compuestos
Son
determinadas por la combinación de las resinas con las fibras
- Las propiedades de la fibra
- Las propiedades de la matriz
- La relación entre la cantidad de fibra y de
resina en el material (la fracción en volumen de fibra)
- La geometría y orientación de las fibras en el
compuesto
La
mayoría de los materiales compuestos poseen una alta resistencia mecánica al
mismo tiempo que una baja densidad, lo cual permite realizar estructuras y
dispositivos resistentes y a la vez livianos.
Aplicaciones y limitaciones de los materiales
compuestos
Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja
densidad y buenas propiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta
combinación de propiedades no se puede conseguir con los materiales
convencionales: metales, polímeros y cerámicos. El desarrollo de los composites
ha permitido la mejora de las propiedades de los materiales.
Ventajas que presentan los materiales compuestos
- Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica
(rigidez/densidad)
- Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía
Los materiales compuestos de matriz polimérica se
utilizan en la industria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial,
electrónica, de material deportivo y de la construcción, reemplazando a los
metales y otros materiales en muchas aplicaciones.
2.6
Tendencias de nanotecnología: Materiales y sus características
Se podría definir nanotecnología como
la fabricación de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas funcionales
a través del control y ensamblado de la materia a la escala del nanómetro (de
0.1 a 100 nanómetros, del átomo hasta por debajo de la célula), así como la
aplicación de nuevos conceptos y propiedades (físicas, químicas, biológicas,
mecánicas, eléctricas...) que surgen como consecuencia de esa escala tan
reducida.
La idea es sencilla, muchas de las
propiedades de los materiales dependen de cómo se comportan los electrones que
se mueven en su seno o de cómo estén ordenados los átomos en la materia. En un
material nanométrico, el movimiento de los electrones está muy limitado por las
dimensiones del propio material. Además la proporción de átomos en la
superficie con respecto al interior es con mucho, más alta que en materiales de
tamaño más elevado. Por consiguiente, si se reducen las dimensiones de un
material, se modifican sus propiedades y en consecuencia se pueden diseñar
materiales con propiedades a la carta.
No obstante, puesto que esta definición
puede resultar un poco confusa y la escala de tamaños un poco arbitraria, vamos
a profundizar más en ambos términos, acercándonos a estos conceptos a través de
sus características y propiedades generales.
MATERIALES NANOESTRUCTURADOS
Son aquellos con una microestructura modulada de
cero a tres dimensiones con un tamaño de escala menor de 100 nm.,con átomos
agrupados ordenadamente en agrupaciones de tamaño nanométrico, los cuales son
la base para construir estructuras mayores de este tipo de materiales. Los
materiales nanoestructurados poseen el 0.001 por ciento de átomos, además los
granos nanoestructurados son entre mil y cien veces más pequeños que los del
material originales.
Los
nanomateriales empiezan a utilizarse en campos como el sanitario, la
electrónica y la cosmética, entre otros. Sus propiedades físicas y químicas
suelen diferir de las de otros materiales a granel, por lo que requieren una
evaluación de riesgos especializada. Esta debe cubrir los riesgos para la salud
de los trabajadores y los consumidores, así como posibles riesgos
medioambientales
Aplicaciones:
- Cerámicas
nanoestructuradas
- Imanes
permanentes de alta temperatura para motores de aviones
- Materiales
ferromagnéticos
- Almacenamiento
de información
- Refrigeración
- Catalizadores
basados en hidrógeno
IDENTIFICACIÓN DE
NANOMATERIALES
Material Nanoestructurado
Una
fracción de material comúnmente posee en su interior moléculas organizadas en
granos de dimensiones por lo general de micrómetros a milímetros de diámetro,
estos granos están constituidos habitualmente con poblaciones de miles de
millones de átomos. Una misma fracción de material nanoestructurado, posee
poblaciones granulares inferiores a un par de miles de átomos y en donde los
granos moleculares alcanzan un tamaño máximo de 100 nanómetros de diámetro.
Entonces, los materiales nano estructurados poseen el 0.001 por ciento de
átomos en comparación con un material común de igual volumen,
además los granos nano estructurados son entre mil y cien veces más pequeños
que los del material original. Todo esto conlleva a una mayor ligereza de peso
y ahorro de
materia, además de las nuevas características que adquieren y que potencian
enormemente el material.
Nano partículas y Nano polvos
Las
Nano partículas tienen unidades más grandes que las de los átomos y las
moléculas, cuando menos una dimensión menos de los 100nm, obviamente estas nano
partículas son creadas artificialmente en los laboratorios. Además otra de sus
particularidades es que poseen características propias, es decir que no
obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de
la física clásica.
En
la actualidad el estudio de las nanopartículas es un área de intensa investigación
científica, debido a una extensa variedad de potenciales aplicaciones. Entre
los campos más prometedores están los campos biomédicos, electrónicos y
ópticos.
Aunque
por lo general las nanas partículas están sirviendo para el perfeccionamiento e
innovación de
materiales ya existentes, existen también en el campo de la biomedicina nano
partículas que han demostrado ser capaces de eliminar tumores y además de que
éstas son biodegradables y orgánicas.
Aplicaciones
En
la Biomedicina, sirve para la liberación de fármacos, tratamientos contra el cáncer. En
la Ingeniería como sensores químicos, vidrios autolimpiables, tintas magnéticas
y conductoras. Para el tratamiento de aguas con procesos fotocatalíticos, sirve
para recubrimientos textiles repelentes de agua y
suciedad.
En
el área de la electrónica
para crear memorias de
alta densidad,
pantallas con dispositivos de emisión basados en óxidos conductores.
Nano cápsulas
La
mayor aplicación de las nanocápsulas está sin duda en el campo de la medicina, ya
sea para combatir enfermedades o ayudar con la
liberación de fármacos en puntos específicos dentro del cuerpo humano. Además
el desarrollo de las nanocápsulas se enfoca en intervenir las mismas para que
se acumulen en un punto deseado, la principal vía para lograr este objetivo es
posiblemente modificar las propiedades físico-químicas de las nano cápsulas. La
investigación acerca de las nanocápsulas aspira solucionar los problemas que
aparecen, como son los efectos secundarios de los fármacos además de
complicaciones en el tratamiento de la enfermedad.
MATERIALES INTELIGENTES
En términos generales, un tipo de materiales, una nueva generación de
materiales derivadas de la nanotecnología, cuyas propiedades pueden ser
controladas y cambiadas a petición. Los materiales inteligentes tienen la
capacidad de cambiar su color, forma, o propiedades electrónicas en respuesta a
cambios o alteraciones del medio o pruebas (luz, sonido, temperatura, voltaje).
Estos materiales podrían tener atributos muy potentes como la autoreparación.
Relacionados con esto están los súper materiales con extraordinarias
propiedades. La capacidad de crear componentes con precisión atómica puede
llevar a estructuras moleculares con interesantes características tales como
una alta conductividad eléctrica o potencia.
Aplicaciones:
Es una de las principales líneas de investigación de la nanociencia con
aplicaciones a muchas industrias, además, permite el desarrollo de nuevas
aplicaciones y la sustitución de materiales tradicionales. Este avance está
siendo posible gracias al esfuerzo cooperativo de distintos campos de
conocimiento, tales como: física de estado sólido, química, ingeniería de
materiales, medicina, mecánica, biología, etc.
NANOPARTÍCULAS Y NANOPOLVOS
Son partículas enenas
que para ser visible al ojo humano requiere de ser observada mediante un
microscopio y es tan pequeña que tiene una dimensión menor a 100 nanómetros.
Tienen unidades más grandes que las de los átomos y
las moléculas, cuando menos una dimensión menos de los 100nm, son creadas
artificialmente en los laboratorios.Poseen características propias, no obedecen
a la Química cuántica, ni a las Leyes de la física clásica.
Aplicaciones:
- En la
Biomedicina, sirve para la liberación de fármacos, tratamientos contra el
Cáncer.
- En la
Ingeniería como sensores químicos, vidrios autolimpiables, tintas
magnéticas y conductoras.
NANOCÁPSULAS:
Pequeña porción de una
sustancia activa que está rodeado por un agente de encapsulación con
dimensiones en el régimen micro o nanométrico, aislando así esta sustancia del
medio externo. Esta protección puede ser permanente o temporal, en cuyo caso el
núcleo generalmente se libera por difusión o en respuesta a un disparador, como
cizalla, pH, o la acción de la enzima, lo que permite su administración
controlada y cronometrada en un sitio diana.
Aplicaciones:
- Liberación de fármacos
- Industria de la alimentación
- Cosméticos
- Tratamiento de aguas
residuales
- Componentes de adhesivos
- Aditivos aromáticos en tejidos
CLASIFICACIÓN DE LOS NANOMATERIALES
La Agencia del Medio Ambiente (EPA) de EUA ha clasificado los
nanomateriales actuales en cuatro tipos, a saber:
- Basados en carbono
- Basados en metales
- Dendrímeros
- Compuestos
Basados en carbono: Como su nombre lo dice están
compuestos mayoritariamente por carbono y suelen adoptar formas como esferas
huecas, elipsoides (conocidos como fullerenos) o tubos(nanotubos).
- Fullerenos: tercera forma más estable del
carbono (después del diamante y grafito). Son muy reactivos debido a la
estabilidad de sus enlaces, muy poco solubles y con una gran resistencia
térmica, son superconductores. El primero en ser descubierto fue el C60 en 1985, pero con el paso de
los años han aparecido C20, C26, C36, C50, C70, C72, C76, C80, C82, C84. En la actualidad se utilizan como
lubricantes, superconductores, imágenes médicas, catálisis química,
dispositivos de grabación.
- Nanotubos:
Se encuentran los monocapa y multicapa. Son electrónicamente
(metálico, semi metálico o aislante. Sus propiedades pueden modificarse
encapsulando metales en su interior (nanocables eléctricos o magnéticos).
Los nanotubos son más resistentes y flexibles que la fibra de carbono
llegando a ser de 10 a 100 veces más fuerte que el acer. Los metálicos
cuentan con capacidad eléctrica 1000 veces mayor que plata y cobre, y son
excelentes conductores térmicos. Sin embargo estas propiedades se pueden
ver altamente reducidas si se tienen defectos como vacíos o heptágonos.
Basados en metales: Estos nanomateriales incluyen puntos
cuánticos, nanopartículas de oro y plata y óxidos metálicos como el dióxido de
titanio.
- Puntos cuánticos: es una estructura cristalina
a nanoescala que puede transformar la luz. Son creadas en el laboratorio
que miden millonésimas de milímetro —nanómetros—. Los electrones están
obligados a permanecer atrapados, de ahí el apodo átomos artificiales.
Están hechos de una variedad de diferentes componentes, tales como cadmio
selenio.
- Nanopartículas
metálicas:Exhiben unas excelentes propiedades físicas, químicas y
biológicas. Cobró recientemente gran interés debido a las particularidades
de sus propiedades ópticas, magnéticas, eléctricas y catalíticas. Muchas
de estas propiedades y sus posibles aplicaciones son por el tamaño y
la forma de las mismas: esferas, barras, discos, prismas, etc. Destacan
especialmente sus peculiares e inesperadas propiedades fototérmicas,
actuando como auténticos (nano-calefactores).
Dendrímeros: Estos nanomateriales son polímeros de tamaño
nanométrico construidos a partir de unidades ramificadas, sin embargo, sus
propiedades son distintas a los polímeros hiper ramificados. La superficie de
un dendrímero tiene numerosos extremos de cadena, que se pueden adaptar para
desempeñar funciones químicas específicas, pues la unión de cada átomo puede
ser descrita con exactitud mientras que en los polímeros es probabilística. .
Esta propiedad se podría utilizar también para la catálisis. Además, debido a que
los dendrímeros tridimensionales contienen cavidades interiores en las que se
pueden introducir otras moléculas, pueden ser útiles para la administración de
fármacos.
Compuestos: Los compuestos
combinan las nanopartículas con otras nanopartículas o con materiales de mayor
tamaño. Los materiales compuestos se forman básicamente por la
unión de dos o más materiales, con el fin de conseguir con la combinación
propiedades mecánicas y de conducción ideales. Tradicionales presentan algunas
limitaciones como por ejemplo, baja ductilidad. En la actualidad, se están
desarrollando nanocompositos (materiales formados por nanofases; o sea, con una
microestructura compuesta por granos/cristalitos o partículas con dimensiones
nanométricas. ), que permiten superar las limitaciones de los materiales
compuestos tradicionales.
Integrantes del equipo:
• Aguirre Valdés Carlos Gerardo• Arteaga González Ana Carolina• Cepeda Amozurrutia Janeth• Cruz Cruz Moisés Alejandro• Figueroa Mendieta Jorge Alejandro• Fuerte Ramirez Jessica Morelia• González Álvarez Marco Antonio• González Rosas Adrián Efrén• López Rangel Rogelio Manuel• Parra López Gerardo
