Pres Prop Y Aplicaciones De Nanomat

Propiedades y aplicaciones
de los nanomateriales
Tema 3

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Tema 3: Propiedades y aplicaciones de los nanomateriales

3.1 Aplicaciones
3.2 Propiedades eléctricas: baterías ión litio
3.3 Propiedades magnéticas
3.4 Comportamiento mecánico
3.5 Actividad catalítica

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3.1 Aplicaciones

 La investigación y producción de nanomateriales  área de continuo
crecimiento
 Elevado interés en estedesarrollo de este tipo de investigación:


8.6 billones $ en 2004
Incremento en publicaciones y patentes



 El objetivo principal  mantener el flujo constante actual de los descubrimientos
relacionados con nuevas propiedades y capacidades de estos materiales
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3.1 Aplicaciones

 Investigación de gran importancia en el sector comercial  una ligera ventaja
en la aplicación de los productos suponela sostenibilidad de la empresa.
 El uso de nanomateriales se está incrementando y supone ganar cuota de mercado

 La preparación de materiales a escala nanométrica




No implica necesariamente una aplicación práctica
Posibilidad potencial de exhibir algunas aplicaciones muy interesantes

 Material objeto de estudio:
 Los materiales en la escala de 1-250 nm se encuentran entre los efectoscuánticos de


átomos y moléculas y las propiedades en masa de los materiales.
Las propiedades físicas están controladas por fenómenos que tienen sus
dimensiones críticas en la nanoescala.

 Objetivo de investigación



Fabricar y controlar la estructura de las nanopartículas
Influir en las propiedades resultantes y diseñar materiales con propiedades
deseadas

Existe un amplio el rango deaplicaciones en el que el tamaño físico de la partícula puede
proporcionar unas propiedades mejoradas
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3.1 Aplicaciones

1

3.1 Aplicaciones

Crecimiento de actividades comerciales
 Producción industrial de nanomateriales  principio del siglo XX (carbon black
y humo de sílice).
 Comercialización de nanomateriales  últimos 10 años  industrias de
electrónica y optoelectrónica.


Desarrollo yfuncionalización de las industrias
 Fabricación de productos cada vez más pequeños

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3.1 Aplicaciones

 Existen unas 320 compañías que producen nanomateriales en formas muy
variadas, de ellas unas 200 producen nanopartículas

 Amplio número de aplicaciones:
Herramientas de corte  mejor rendimiento y tiempo de uso
Compuestos para pulido y chapeado  disminución de defectos
 Medios de grabaciónmagnética  almacenamiento de alta densidad
 Catalizadores de automóvil
 Filtros solares



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3.1 Aplicaciones

3.1 Aplicaciones

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3.1 Aplicaciones

3.1 Aplicaciones

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3.1 Aplicaciones

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3.3 Propiedades magnéticas

 Las partículas a nanoescala  comportamiento inusual vs. partículas en masa
 Efectos de un tamaño finito en el que las bandas electrónicas dan paso a
los orbitalesmoleculares, así como disminución de tamaño
 Efectos superficie/interfase.
 La relación superficie/interface condiciona las propiedades magnéticas
 En una partícula a nanoescala la relación de átomos en superficie/masa es
alta ( 50% para un diámetro de 3 nm)  efectos superficie/interface
puedan dominar las propiedades magnéticas.
 Las partículas pequeñas presentan cantidades macroscópicas demateria
en superficie: 10 mg de partículas de Co de 3 nm contienen 5 mg en
superficie.
 Entre efectos superficie/interfaciales se distinguen:
 La disrupción de la simetría en la superficie o interface origina cambios 
de estructura de bandas, coordinación de átomos y constantes de red
 La transferencia electrónica entorno/carga en la interface  con ligandos,
otros metales, aislantes ysemiconductores
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3.3 Propiedades magnéticas

 Estudio de clusters de átomos en fase gaseosa  conocimiento considerable
de los efectos del tamaño de partícula sobre las propiedades magnéticas.
 Cluster estudiados:
 Metales de transición 3d (Fe, Co, Ni)
 Metales de transición 4d (Rh)
 Tierras raras (Gd, Tb)

 Para los metales de transición 3d mostraron un comportamiento
superparamagnético, con...