Definición de Nanomateriales
Los nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que 1 µm en al menos una dimensión. Se pueden subdividir en nanopartículas, nanocapas y nanocompuestos. Existen tres categorías básicas de nanomateriales desde el punto de vista comercial y de desarrollo: óxidos metálicos, nanoarcillas y nanotubos de carbono.
Técnicas de Nanofabricación
Existen dos grandes grupos de técnicas de nanofabricación:
Top-Down
Comienza el proceso de fabricación de nanoestructuras a partir de materiales grandes, que se van reduciendo hasta tamaños a escala nanométrica.
Bottom-Up
Abarca la construcción de estructuras, átomo a átomo o molécula a molécula.
Síntesis Química
Consiste en la producción de materias primas, como moléculas o partículas, que pueden usarse directamente en productos en forma desordenada, formando bloques o niveles más avanzados de ordenamientos.
Ensamblaje Posicional
Es la única técnica capaz de manipular y posicionar átomos y moléculas, uno a uno.
Self-Assembly o Autoensamblaje
En este método de producción, los átomos o moléculas se colocan por sí mismas en nanoestructuras ordenadas mediante interacciones químicas o físicas entre subunidades.
Características de los Nanomateriales
- Resistencia
- Dureza
- Ductilidad
- Resistencia al desgaste
- Resistencia a la corrosión
- Propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas
Composición de los Nanomateriales
Un nanomaterial puede estar compuesto por cualquier combinación de elementos químicos. Entre las composiciones más importantes están:
- Carburos
- Óxidos
- Nitruros
- Metales y aleaciones
- Polímeros orgánicos
- Compósitos
Identificación de Nanomateriales
Materiales Nanoestructurados
Poseen 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.
Aplicaciones de los Nanomateriales
Nanocerámicas
- Cerámicas nanoestructuradas
- Imanes permanentes de alta temperatura para motores de aviones
- Materiales ferromagnéticos
Nanomateriales para Almacenamiento de Hidrógeno
- Catalizadores basados en hidrógeno
- Materiales para almacenamiento de hidrógeno
Nanosensores y Actuadores
- Sensores y actuadores
Nanopartículas y Nanopolvos
- Liberación de fármacos
- Tratamientos contra el cáncer
- Sensores químicos
- Vidrios autolimpiables
- Tintas magnéticas y conductoras
Nanotubos de Carbono
- Polímeros conductores
- Cerámicas altamente tenaces
- Apantallamientos electromagnéticos
- Componentes para membranas y células solares
Materiales Nanoporosos
- Catalizadores para reducir la emisión de contaminantes
- Aislantes
- Purificación de aguas
- Eliminación de contaminantes
- Atrapada y eliminación de metales pesados
Nanofibras
- Protección contra bacterias
- Filtros
- Tejidos
- Cosméticos
- Esterilización
- Separaciones biológicas
- Ingeniería de tejidos
- Biosensores
- Órganos artificiales
- Implantes
Nanohilos
- Electrónica
- Dispositivos optoelectrónicos
- Dispositivos nanoelectromecánicos
Descripción de un Nanomaterial
La descripción de un nanomaterial debe incluir:
- Tamaño medio de sus partículas
- Distribución por tamaño de las partículas
- Propiedades físicas
- Propiedades químicas
Aplicaciones de los Nanomateriales en Empaques
- Nanocerámicas de nanofase
- Polvos para el procesamiento de metalurgia de polvos
- Nanocompuestos
- Nanorecubrimientos
- Empaques activos
- Empaques inteligentes
Nanotecnología y Nanociencia
Nanotecnología
Se sirve de objetos o artefactos de muy reducido tamaño. Los nanomateriales son un producto nanotecnológico de creciente importancia.
Nanociencia
Estudia las propiedades de los materiales a escala nanométrica.
Nanomateriales Principales
- Fe (hierro)
- Au (oro)
- Ag (plata)
- Pt (platino)
- Ti (titanio)
Estructuras Más Comunes de las Nanopartículas
- Puntos
- Conchas
- Bicapa
- Placas
Nanopartículas de Au (Oro)
- Agentes de contraste en microscopía electrónica
- Tratamiento experimental de enfermedades relacionadas con el sistema óseo
- Radiofármacos en el tratamiento de enfermedades tumorales
Nanopartículas de Ag (Plata)
- Bactericida y antifúngico
- Instrumentos quirúrgicos
- Cementos óseos
- Agentes antivirales
- Tratamiento del VIH
Nanopartículas de Fe (Hierro)
- Tratamiento de contaminación de aguas
- Biodiagnóstico
- Nanoaleaciones
- Recubrimiento de plásticos
Nanopartículas de Pt (Platino)
- Propiedades antioxidantes
- Superconductores
- Supercomputación
Daños Ambientales
Un mayor uso de nanomateriales generará el aumento de la exposición medioambiental. Es posible que se concentren en focos concretos, agrupándose con minerales o interactuando con la materia orgánica.
Evaluación de Riesgos
Los mayores riesgos potenciales proceden de las nanopartículas libres e insolubles. La evaluación de riesgos requiere un examen detallado de las propiedades, incluidas:
- Tamaño de partícula
- Área de superficie
- Estabilidad
- Propiedades de superficie
- Solubilidad
- Reactividad química