Definiciones acerca de los nanomateriales

Los materiales son los elementos a partir de los cuales, mediante procesos de transformación que van de lo sencillo a lo mas complejo, el hombre ha podido modelar el mundo que le rodea y ponerlo en función de su bienestar.

La irrupción de las nanotecnologías supone un paso adelante en esta materia y abre un abanico de perspectivas desde las cuales se puede mirar hacia el futuro cercano.

Concepto de nanomaterial

Se define como un material hecho de partículas estructuradas y ordenadas cuya medida está comprendida en el rango de la nanoescala, es decir entre los 1 a 100 nanómetros. A esa escala se producen cambios muy drásticos en las propiedades de los materiales, por lo que manipulados con herramientas y técnicas especiales pueden ser aprovechados para una gama de aplicaciones inimaginable.

Entendemos entonces que los nanomateriales son el resultado de la manipulación de la materia a una escala nanométrica, varios miles de veces inferior a aquella en la que se estructuran los materiales a granel que utilizamos con regularidad.

Sobre sus propiedades

Quizá la característica mas importante de los nanomateriales es que sus propiedades se presentan en una magnitud que está muy por encima de las de los materiales a granel. Como resultado, hablamos de productos superresistentes, superconductores, superaislantes o que ofrecen una transparencia extrema, entre muchas otras propiedades.

Por otro lado, todos tienen una sensibilidad especial para modificar esas propiedades de manera radical a partir de leves variaciones de su forma, estructura o dimensiones. Estas modificaciones, que se pueden definir como súbitas y radicales, son fascinantes, y resultan de los peculiares fenómenos cuánticos y superficiales que tiene la materia a nivel nanométrico.

Vista microscopica fibra de carbono

Desde hace mucho tiempo se utilizan fibras de carbono compuestas con algún material polimérico para reforzar o mejorar estructuras. Hoy ese enfoque parece cosa del pasado, gracias al desarrollo de esta nueva categoría de materiales mucho mas resistentes.

Algunos tipos comunes de nanomateriales son:

  • Los nanotubos: son derivados del carbono de forma cilíndrica, gran resistencia y cientos de aplicaciones posibles.
  • Los fullerenos: son derivados del carbono con forma elipsoidal o esférica, que precedieron a los nanotubos.
  • Nanopartículas: hechas de metales, semiconductores y otras partículas de excelentes propiedades químicas, físicas, eléctricas y magnéticas, encuentran su principal aplicación como catalizadores químicos.
  • Las nanofibras: son largas tiras de grafeno, de ancho y longitud variables, utilizadas para generar compuestos de gran resistencia.
  • Nanocables: nanofibras eléctricamente conductoras o semiconductoras.
  • Los nanocompuestos: que se producen añadiendo nanoparticulas a un material a granel para mejorarlo en alguna de sus características.

Clasificación de los nanomateriales

1. Clasificación por sus dimensiones:

  • 0D o cerodimensionales: si sus tres dimenciones están en el rango de la nanoescala, sus electrones están confinados en las tres direcciones.
  • 1D o unidimensionales: si posee dos dimensiones en el rango referido (1-100 nm)
  • 2D o bidimensionales: si solo una de sus dimensiones está entre los 1 y 100 nm, en ellas los electrones están confinados en una dirección
  • 3D o tridimencionales: los electrones no están confinados y pueden moverse con libertad.

2. Clasificación por su naturaleza química:

  • De naturaleza orgánica
  • De naturaleza inorgánica.

3. Clasificación de acuerdo a su origen:

  • Basados en carbono: compuestos de carbono, principalmente; suelen adoptar formas como esferas huecas, elipsoides o tubos, son los nanotubos y fullerenos.
  • Basados en metales: incluyen puntos cuánticos, nanopartículas de oro y plata y óxidos metálicos.
    Como este niquel nanoestructurado patentado recientemente.
  • Dendrímero: basicamente polímeros de tamaño nanométrico.
  • Compuestos o composites: que hacen combinaciones de nanopartículas con otras nanopartículas o con materiales de mayor tamaño.

Aplicaciones en la vida moderna

Las ventajas que ofrecen los nanomateriales son enormes y pueden aplicarse a casi cualquier área que podamos imaginar. Su campo de acción hoy es tan diverso, que partes del equipo que se está utilizando para visualizar esta página seguramente están hechas con ellos, lo mismo que el disco del servidor en el que se almacena.

Veamos algunos ejemplos:

  • Nanofibras para estimular la producción de cartílago en las articulaciones dañadas; para fabricar ropa capaz de producir electricidad; para mejorar la resistencia al fuego del plástico.
  • Nanotubos de carbono para fabricar transistores mucho mas pequeños; diodos; filamentos y leds mejorados;con incrustaciones de anticuerpos para detectar bacterias; o junto a partículas de oro y boro para recoger derrames petroleros.
  • Nanocables para limpiar el agua contaminada ó fabricar un tipo de célula solar flexible.
  • Nanocompuestos para formar andamios que sirvan para remplazar huesos; o para producir baterías flexibles.
  • Grafeno par hacer baterías que se recarguen en minutos; unido a la hebras de ADN para diagnosticar enfermedades; o para hacer materiales de alta resistencia.
  • Nanoparticulas para administrar medicamentos directamente sobre tumores; para producir hidrógenos a traves de agua; para limpiar el agua; para fabricar concretos con propiedades especiales; o para hacer células solares mucho mas eficientes.

» Lee sobre las aplicaciones de los nanomateriales en la construcción actual.

Y mientras las lineas comerciales de productos basados en estos nanomateriales se expanden cada día, cientos de nuevas aplicaciones son descubiertas y se alistan pero ser explotadas.

En el mundo de la construcción los nanomateriales han tenido ya un fuerte impacto en áreas como los recubrimientos, pinturas y aditivos para concreto. Con nanotubos, por ejemplo, se está experimentando crear concretos mas resistentes y pinturas que absorban toda la luz hasta conseguir un negro absoluto.

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