Nanomateriales


Nanomateriales

Se trata de materiales que tienen al menos una de sus dimensiones en la nanoescala (1-100 nm)
Las nanopartículas especificamente, han existido en el planeta por siglos, algunos ejemplos son las partículas de humo y las nanopartículas dentro de bacterias. Mas adelante, en algunas civilizaciones antiguas ya se utilizaban, aprovechando sus propiedades ópticas y medicinales.
Lasnanopartículas metálicas en particular, poseen propiedades interesantes con aplicaciones en diversas áreas tecnológicas. Respecto a sus primeros usos puede citarse el caso de la cultura egipcia, que empleaba nanopartículas de oro como coloides medicinales para conservar la juventud y mantener buena salud (actualmente se siguen utilizando para tratamientos de artritis) y la civilización china, ademásde utilizarla con fines curativos, también las empleaba como colorantes inorgánicos en porcelanas. Un caso de gran interés es el vaso de Lycurgus, creado por los romanos en el siglo IV DC, que quizás por accidente contenía nanopartículas. Este vaso aun se muestra en exhibición en el Museo Británico y tiene una característica muy interesante: su color es verde si la luz con la que se observa esreflejada, y cambia a rojo si la luz es transmitida a través de él. El análisis de este vaso muestra que esta compuesto de una matriz de vidrio que contiene una pequeña cantidad de nanopartículas metálicas ( de 70 nm) de oro y plata en una relación molar aproximada de 14:1, y estas son las responsables de este fenómeno óptico







Los nanomateriales podemos dividirlos en:

NANOPARTÍCULAS:Nanomateriales 3D (3 dimensiones en nanómetros)



NANOFIBRAS: 2D Nanomateriales (2 dimensiones en nanómetros)



NANOLÁMINAS: 1D Nanomateriales (1 dimensión en nanómetros)









Relación superficie-volumen:


Puede verse como al disminuir el tamaño de las partículas, la fracción en volumen de área de interfaz aumenta considerablemente. Este aumento conduce a un grado mayor de interacciones queafectan las propiedades del material.
Creando estructuras a la escala del nanómetro, es posible controlar propiedades fundamentales de los materiales, tales como punto de fusión, propiedades magnéticas, capacidad de carga eléctrica, incluyendo cambios del color, y sin cambiar la composición química del material. Haciendo uso de este potencial es que se han desarrollado y se desarrollan productosde altas prestaciones no disponibles con tecnologías anteriores.
La reducción del tamaño tiene consecuencias también en las propiedades ópticas y en particular en lo que se refiere al índice de refracción, que es una propiedad macroscópica que define justamente las propiedades ópticas de los materiales. Como las nanopartículas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible, disminuye ladispersión de luz, obteniéndose una mayor claridad óptica.
Así los nanocristales de seleniuro de cadmio (CdSe) con tamaños de 1.8 nm se observan de color azul y de 4 nm de color rojo



Cambio de color de las nanopartículas de seleniuro de cadmio con el tamaño.
(Dr. D. Talapin, University of Hamburg, http://www.chemie.unihamburg.
de/pc/Weller/).




Otro efecto que es importante en el ámbito delos recubrimientos y pinturas, es la modificación de la viscosidad. La Figura muestra la variación de la viscosidad con el contenido de sólidos de una dispersión de partículas convencionales comparativamente con la de una dispersión de nanopartículas, donde se observa que a una dada concentración de sólidos la dispersión de nanopartículas presenta un mayor valor de viscosidad.

Variacióncomparativa de la viscosidad de una dispersión de nanopartículas y de partículas macroscópicas

Las interacciones entre el polímero y las nanopartículas conducen a materiales nanocompuestos con propiedades inusuales que los materiales convencionales no poseen.

Desde el punto de vista de los recubrimientos, los nanocompuestos presentan ventajas y propiedades interesantes, como la claridad óptica, una...