Nanomateriales

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 eneste desarrollo de este tipo de investigación:
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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 aplicaciónde los productos supone la sostenibilidad de la empresa.  El uso de nanomateriales se está incrementando y supone ganar cuota de mercado

 La preparación de materiales a escala nanométrica
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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 nmse encuentran entre los efectos cuánticos de
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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
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Fabricar y controlar la estructura de las nanopartículas Influir en las propiedades resultantes y diseñar materiales con propiedadesdeseadas

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

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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  industriasde electrónica y optoelectrónica.
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Desarrollo y funcionalización 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 parapulido y chapeado  disminución de defectos  Medios de grabación magnética  almacenamiento de alta densidad  Catalizadores de automóvil  Filtros solares
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3.1 Aplicaciones

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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 orbitales moleculares, 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 laspropiedades magnéticas.  Las partículas pequeñas presentan cantidades macroscópicas de materia 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 transferenciaelectrónica entorno/carga en la interface  con ligandos, otros metales, aislantes y semiconductores
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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,...