NANOMATERIALES

Integrantes: Sebastian Torres Luis BritoCurso: 9611 Profesor: Marco Antonio

NDICE

Pgina. INTRODUCCIN .1 NANOMATERIALES.. 2

NANO ESCALA EN PERSPECTIVA3

APLICACIONES DE LA NANOMATERIALES ..4

CLASIFICACIN DE LOS NANOMATERIALES5TIPOS DE NANOMATERIALES..6-7AVANCES TECNOLOGICOS......8-13CONCLUSION....14BIBLIOGRAFIA15

INTRODUCCION En este trabajo se intenta explicar que es un nanomaterial, sus clasificaciones, tipos, etc. Los nanomateriales se consideran aquellos materiales principales que tengan un tamao de entre una y 100,000 millonsimas de metro, o lo que es lo mismo, de entre uno y 100 nanomilmetros. Los nanomateriales se usan actualmente en centenares de aplicaciones y productos de consumo, que van desde la pasta de dientes hasta las pilas, las pinturas o prendas de vestir.

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NANOMATERIALES

Son materiales producidos intencionadamente, que presentan una o ms dimensiones en la nanoescala (que va de 0,2 nanmetros a 100 nanmetros). El nanmetro es la unidad de longitud equivalente a una millonsima de milmetro (10-9 m). Smbolo: nm. Podemos hablar de varios tipos de nanomateriales: las nanolminas, las nanofibras (nanotubos, nanohilos), las nanopartculas (NPs), Se pueden presentar de forma individual o en grupos, como agregados o aglomerados que pueden alcanzar tamaos superiores a 100 nm. Estos materiales se pueden manejar en forma de polvo, en suspensin lquida, o en forma de gel, entre otras. El paso de la materia a la dimensin nanomtrica trae consigo un cambio en las propiedades fsicas y qumicas respecto a la de los mismos materiales a escalas ms grandes. Por lo que los nanomateriales se pueden considerar como nuevos productos qumicos. Los nanomateriales se pueden utilizar como tal o para desarrollar nuevos materiales, confirindoles propiedades mejoradas y especficas propias de la dimensin nanomtrica.

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NANO ESCALA EN PERSPECTIVA

Cun pequeo es un nanmetro?

Por definicin, un nanmetro es una milmillonsima parte de un metro, como por ejemplos: Una hoja de papel tiene un grosor aproximado de 100.000 nanmetros. Un cabello rubio tiene un dimetro de 15.000 a 50.000 nanmetros; y si es negro su dimetro es probable que est entre los 50.000 y 180.000 nanmetros. NANO La nanotecnologa consiste en el diseo, caracterizacin, produccin y aplicacin de estructuras, dispositivos y sistemas mediante el control del tamao y la forma a una escala nanomtrica, que va aproximadamente desde 1 a 100 nanmetros (nm). Qu hay de especial en la nanoescala? La respuesta rpida es que los materiales pueden tener diferentes propiedades a nanoescala, algunos conducen mejor el calor o la electricidad, otros son ms fuertes, algunos tienen diferentes propiedades magnticas, y otros reflejan mejor la luz o cambian de color al cambiar el tamao.Los materiales a nanoescala tienen una mayor rea superficial en relacin con volmenes similares de materiales a mayor escala, lo que significa que tienen mayor superficie disponible para interaccionar con los materiales que les rodean.

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DEFINICIN Y CLASIFICACIN DE LOS NANOMATERIALES

Los nanomateriales son materiales con propiedades morfolgicas ms pequeas que un micrmetro en al menos una dimensin. A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamao mnimo o mximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamao de 1 a 100 nm, una definicin lgica situara la nanoescala entre la microescala (1 micrmetro) y la escala atmica/molecular (alrededor de 0.2 nanmetros). En un material nanomtrico, el movimiento de los electrones est muy limitado por las dimensiones del propio material. Adems la proporcin de tomos en la superficie con respecto al interior es con mucho, ms alta que en materiales de tamao ms elevado. Por consiguiente, si se reducen las dimensiones de un material, se modifican sus propiedades y en consecuencia se pueden disear materiales con propiedades a la carta. La Agencia del Medio Ambiente (EPA) de EUA ha clasificado los nanomateriales actuales en cuatro tipos, a saber: Basados en carbono: Estos nanomateriales estn compuestos mayoritariamente por carbono y suelen adoptar formas como esferas huecas, elipsoides o tubos. Los nanomateriales de carbono con forma elipsoidal o esfrica se conocen como fullerenos, mientras que los cilndricos reciben el nombre de nanotubos. Estas partculas tienen muchas aplicaciones posibles, incluido el desarrollo de recubrimientos y pelculas mejoradas, materiales ms ligeros y resistentes y diversas aplicaciones en el campo de la electrnica. Basados en metales. Estos nanomateriales incluyen puntos cunticos, nanopartculas de oro y plata y xidos metlicos como el dixido de titanio. Dendrmeros: Estos nanomateriales son polmeros de tamao nanomtrico construidos a partir de unidades ramificadas. La superficie de un dendrmero tiene numerosos extremos de cadena, que se pueden adaptar para desempear funciones qumicas especficas. Esta propiedad se podra utilizar tambin para la catlisis. Adems, debido a que los dendrmeros tridimensionales contienen cavidades interiores en las que se pueden introducir otras molculas, pueden ser tiles para la administracin de frmacos. Compuestos: Los compuestos combinan las nanopartculas con otras nanopartculas o con materiales de mayor tamao. Las nanopartculas, como arcilla a nanoescala, ya se estn aadiendo a numerosos productos, desde piezas de automviles a materiales de empaquetado, para mejorar sus propiedades mecnicas, trmicas, protectoras, etc.Metlicas: Las nanopartculas son entidades, generalmente de forma esfrica, con dimensiones entre 1 y 100 nm. La obtencin de nanopartculas metlicas estables en solucin ha sido un rea muy activa de investigacin. Las ms comnmente sintetizadas y estudiadas son las de metales nobles: oro, plata, platino y paladio fundamentalmente.

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TIPOS DE NANOMATERIALES

Nanocompuestos. Se trata de materiales creados introduciendo, en bajo porcentaje, nanopartculas en un material base llamado matriz. Con el resultado se obtiene materiales con propiedades distintas a las de los materiales constituyentes. Por ejemplo en propiedades mecnicas (como la rigidez y la resistencia). Los nanopolmeros son usados para relleno de grietas en estructuras afectas por sismos, por ejemplo.Nanopartculas. Se trata de partculas muy pequeas con cuando menos una dimensin menor de los 100 nm. Las nanopartculas de silicato y las metlicas, se usan en los nanocompuestos polimricos.Nanotubos. Son estructuras tubulares con dimetro nanomtrico. Aunque pueden ser de distinto material, los ms conocidos son los de silicio y principalmente, los de carbono. Son tipo canuto o de tubos concntricos (o multicapa). Algunos estn cerrados por media esfera de fulereno (o fullereno), una forma estable del carbono, del nivel siguiente al del diamante y el grafito.

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Materiales nanoporosos. Principalmente de slica y almina. Usados, por ejemplo, para captura de elementos nocivos.Nanocapas. Se trata de recubrimientos con espesores de nanoescala. Son usados en barnices, lubricantes o para endurecer compuestos frgiles o como proteccin ante la corrosin.Nanoestructuras biolgicas. Materiales biomimticos a escala nanomtrica. Como polmeros usados como base para el crecimiento de la piel. O gomas antimicrobianas.

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AVANCES TECNOLOGICOSNanomateriales para mejorar las vacunas contra la gripeLa publicacin Advanced Materials ha recogido las conclusiones del estudioUna investigacin del Consejo Superior de Investigaciones Cientficas (CSIC) y del Instituto Nacional de Investigacin y Tecnologa Agraria y Alimentaria (INIA) han utilizado bionanocomposites (un grupo de nanomateriales) en la elaboracin de vacunas. Tras las pruebas llevadas a cabo en animales, se ha llegado a la conclusin de que estos compuestos podran ayudar a conseguir vacunas ms eficientes y ms baratas.La utilizacin de losbionanocomposite(en concreto de materiales relacionados con el magnesio sepiolita y el polisacrido xantano) permite que las vacunas necesiten menos cantidad de antgenos(el antgeno es la sustancia que crea los anticuerpos en nuestro organismo y que permite que nos enfrentemos a la enfermedad). Ello da laposibilidad de producir mayor cantidad de vacunas, con lo que ms gente accede a la proteccin ante la enfermedad. Adems, todo elloincide en su coste, que se vuelve inferior.

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Generacin de Energa elctrica utilizando GrafenoEl Carbono se encuentra en la naturaleza en diversas formas alotrpicas, dentro de ellas tenemos al Grafito, Diamante, Nanotubos de Carbono, Fullerenos y Carbinos, El Grafito esta compuesto por una serie de capas de estructura laminar plana (bidimensional) con espesor de un tomo, estas capas constituyen el Grafeno, en estas capas el carbono posee una hibridacin sp2 que trae como consecuencia que su estructura sea un arreglo hexagonal similar a un panal de abejas, y esta estructura particular es la que confiere las propiedades mecnicas, qumicas, electrnicas exepcionales con aplicaciones en todas las reas, por lo que se le ha llamado el material del futuro, dentro de las miles de aplicaciones, recientemente un grupo de investigadores logr generar corriente elctrica utilizando Grafeno, para ello hicieron circular agua con iones cloruro sobre la estructura laminar del grafeno, de tal forma que estos sufrieron un proceso de adsorcin sobre la superficie, y el arrastre de estos iones adsorbidos en la direccin del flujo, generaron una diferencia de potencial, si bien esto se haba logrado con Nanotubos de Carbono, con Grafeno el proceso es mucho ms eficiente, se espera a futuro desarrollar grandes superficies recubiertas con grafeno en las que circule algn lquido inico, y as generar grandes cantidades de energa, el tiempo dir si esta fuente energtica sea la energa del futuro. Nanocatlisis y sus aplicaciones en la industria QumicaNanocatlisis se refiere a la aplicacin de Nanomateriales como catalizadores, este es un campo que ha experimentado un crecimiento vertiginoso, con aplicaciones tanto en Catlisis Homognea como en Catlisis Heterognea. Si bien la catlisis representa una antigua prctica que el hombre a llevado a cabo hace siglos, hoy ha experimentado un renovado inters, principalmente por las interesantes propiedades que presentan estos materiales como son: su alta rea superficial, alto potencial superficial, conductividad elctrica y resistencia mecnica. Uno de los objetivos claves de la investigacin en Nanocatlisis, es producir catalizadores con un 100% de selectividad, alta actividad, bajo consumo de energa, y una vida til larga, esto se puede lograr controlando con precisin el tamao, forma, distribucin espacial, composicin de la superficie, estructura electrnica, estabilidad trmica y qumica de las Nanopartculas individuales.9

En catlisis homognea, se utilizan como catalizadores, nanopartculas de metales de transicin en soluciones coloidales, en este tipo de catlisis, las nanopartculas se dispersan finamente en una solucin orgnica o acuosa, o en una mezcla de solventes.Las nanopartculas metlicas coloidales, son catalizadores muy eficientes debido a que un gran nmero de tomos estn presentes en la superficie de stas. El mtodo que se utiliza en su sntesis, es muy importante para aplicaciones catalticas. El mtodo de reduccin empleado controla el tamao y forma de las nanopartculas que se forman, lo cual es muy importante en aplicaciones catalticas.Los Nanocatalizadores metlicos en catlisis heterognea se preparan mediante la adsorcin de nanopartculas en los soportes, que consiste en la funcionalizacin de los soportes para absorber las nanopartculas en ellos y la fabricacin de nanoestructuras a travs de tcnicas litogrficas.Aplicaciones de los Nanocatalizadores en la industria QumicaLa utilizacin de Nanocatalizadores en la industria Qumica, proporciona una gran cantidad de utilidades, entre ellas:Aumento de la selectividad y actividad de los catalizadores, mediante el control del tamao de poro y caractersticas de las partculasSustitucin de catalizadores de metales preciosos por nanocatalizadores a la medida y el uso de los metales bsicos, lo que mejora la reactividad qumica y reduce los costos del proceso.Catlisis en el diseo de membranas puede ser til en la eliminacin de molculas no deseadas de gases o lquidos mediante el control del tamao de los poros y las caractersticas de la membrana.En vista de los numerosos beneficios potenciales que se pueden obtener a travs de su uso, los catalizadores basados en Nanotecnologa, han sido objeto de una atencin considerable en los ltimos tiempos. Muchas aplicaciones y patentes han aplicado los catalizadores nanotecnologicos, ya que produce mejoras significativas en los procesos industriales.

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Generacin de energa a partir del sonido aplicando NanotecnologaUna de las grandes aplicaciones de la Nanotecnologa es la generacin de energa, recientemente investigadores coreanos han descrito un trabajo muy innovador en la que demostraron que es posible aprovechar la energa del sonido para generar energa elctrica, y esto basado en que el sonido en el fondo es una forma de energa mecnica que viaja a travs de la materia como una vibracin en forma de onda, y para poder aprovechar esta energa mecnica, utilizaron nanogeneradores basados en nanocables piezoelectricos de oxido de zinc, que tienen la particularidad de poseer una mayor sensibilidad, para as poder captar estas pequeas vibraciones asociadas al sonido. En el experimento se aplic un sonido de ~100 dB sobre el nanogenerador, y este registro un potencial de salida de 50 mV.

Vidrios inteligentes basados en NanotecnologaSe denomina vidrios inteligentes a aquellos vidrios que son capaces de cambiar alguna propiedad frente a algn cambio en el ambiente en el que se encuentra, dentro de este grupo tenemos a los vidrios fotocrmicos que varan su transparencia en funcin a la intensidad de la luz incidente, los vidrios termocrmicos que hace lo mismo pero en funcin a cambios de temperatura y los vidrios electrocrmicos que pierden su transparencia al aplicarles una corriente elctrica.

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Los vidrios electrocrmicos estn constituidos por 2 capas de vidrios, y entre ellas una serie de polmeros conductores que tienen la propiedad de colorearse al aplicarles una diferencia de potencial, generalmente a color azul, este nuevo tipo de vidrios tienen mltiples aplicaciones, y no pasar mucho tiempo para que sean de uso masivo.

Casas y edificios que se reparan solos despus de un terremotoLas aplicaciones de la Nanotecnologa han llegado incluso en tareas de reconstruccin despus de un terremoto, y esto porque Investigadores de una universidad inglesa, estn desarrollando un nuevo material formado por Nanopartculas en forma de Nanopolmeros, con propiedades de pasar del estado slido a lquido, al ser sometidas a una presin, de esta forma al estar en estado lquido rellenara las grietas de las viviendas, que luego se solidificaran reparando as las casas y edificios.

Msculos Artificiales basados en Nanotecnologa

Quin pensara que en nuestros das furamos capaces de desarrollar estructuras con una funcin tan compleja como la de los msculos biolgicos, aunque parezca increble esto ya es una realidad, investigadores norteamericanos de la Universidad de Texas, publicaron un Artculo en la revista Science donde describen el desarrollo de msculos artificiales, basados en Nanotubos de Carbono, con propiedades que no solo imitan al msculo biolgico, sino que lo superan ampliamente, ya que seran capaces de contraerse y relajarse en ms del doble de su extensin, en un tiempo muy reducido(milisegundos), adems son ms fuertes que el acero y mas duros que el diamante , capaces de soportar un amplio rango de temperaturas (entre 200 C y 1540 C).12

Estas propiedades se logran gracias a la Nanotecnologa, a travs de fibras de Nanotubos de Carbono entrelazadas formando Nanopolmeros. Sus aplicaciones son mltiples, como por ejemplo tejido artificial para implantes en el cuerpo humano, Prtesis para miembros, y msculos para el movimiento de Robots. Como podemos ver, no estaban tan equivocadas aquellas pelculas de antao, en la que mostraban a personas con capacidades superhumanas realizando proezas increbles, en un futuro no muy lejano esto ser realidad, gracias a los msculos nanotecnolgicos.

Nanopolmeros en la proteccin y limpieza de materiales

Una de las aplicaciones de los Nanopolmeros es el nanorecubrimiento de materiales con la finalidad de proteger y/o limpiar superficies y con esto conservar las propiedades de los materiales ante las inclemencias del tiempo, suciedad, microorganismos, etc..

Los nanopolmeros tienen aplicaciones en una gran cantidad de industrias, como la alimentaria en la que es imprescindible mantener una adecuada higiene, industria del aseo, limpieza de vidrios(automviles, edificios, etc..) , limpieza de superficies de concreto, cemento, granito aplicable a pisos techos, murallas, tambin son aplicables en acero inoxidable en donde protegen contra la corrosin.

El mecanismo por el cual los nanopolmeros confieren esta nano proteccin, es el mismo que esta implcito en el efecto loto, que consiste en la proteccin natural que posee la superficie de la flor de loto de tal forma que repele cualquier tipo de sustancia que entre en contacto con ella, como el agua, aceites, miel etc. Esto gracias a superficies sper hidrofbicas que estn estructuradas a escala nanotecnolgica.13

CONCLUSION

Podemos concluir que los nanomateriales son materiales con propiedades morfolgicas ms pequeas que un micrmetro en al menos una dimensin.[ ]A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamao mnimo o mximo de un nanomaterial.La nanociencia y la nanotecnologa son nuevas herramientas para la investigacin, la innovacin y el desarrollo a partir del control de la estructura fundamental y el comportamiento de la materia a nivel atmico. Nuevos proyectos y nuevas tecnologas se esperan a travs de la nanociencia.

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BIBLIOGRAFIA

http://t3innovacion.larioja.org/uploads/media/Innovacion-Nanotecnologia.pdf Fecha: 5:06 12/01/2012 http://www.opti.org/publicaciones/pdf/resumen10.pdf Fecha: 5:09 12/01/2012 http://www.rac.es/ficheros/doc/00429.pdf Fecha: 5:10 12/01/2012 http://www.jcrystal.com/

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