Unidad Académica Profesional Tianguistenco Nanoaditivos (NANOMEC) La nanotecnología es la ciencia que trabaja a escala nanométrica, es decir a niveles tan pequeños como moléculas y átomos. El diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de estructuras y materiales que tienen un tamaño de 1 y 100 nanómetros de tamaño y su interés radica en que el pequeño tamaño de las partículas conlleva propiedades físicas y químicas que difieren significativamente de las habilidades a mayor escala. El nano material es fundamental en la nanotecnología y son materiales como metales, polímeros, semiconductores, óxidos, etc. En los que al menos una de sus dimensiones es pequeña del orden de algunos nanómetros (1 nm= 10 -9m= 10 átomos de H puestos uno al lado del otro). Nanocompuestos El mayor avance en los últimos años en la química de los polímeros es la incorporación de aditivos de tamaño nanométrico, incorporando nanoaditivos que permiten incrementar simultáneamente la tenacidad y resistencia a rotura del plástico y mejoran su resistencia al fuego, el mercado potencial de los nanocomposites es muy amplio ya que abraca aplicaciones entre plásticos y uniones adhesivas como por ejemplo envase y embalaje, automoción, aeroespacial, bienes de equipo, etc. La introducción de nanoaditivos, se plantea como una ruta interesante, consiste en generar nuevos materiales plásticos que permiten disminuir la cantidad de materia prima empleada en la manufactura de envases, disminuyendo la energía utilizada en el proceso de fabricación y costos de producción, mejorando las propiedades físicas y químicas de producto final. Los nanomateriales se pueden clasificar en cuatro grandes familias: 1- Nanomateriales derivados del silicio: nanoarcillas, nanoesferas de sílice, nanoesferas de silicio y nanocompuestos tipo POSS. Nano arcillas La arcilla es una roca sedimentaria en las que se encuentran varias mezclas de materiales con diferentes proporciones de tamaño como silicatos hidratados de aluminio, hierro y magnesio. Una nanoarcilla es un material de tamaño nanométrico que actúan como agentes de relleno a través de una matriz polimérica. Se clasifican en: Unidad Académica Profesional Tianguistenco - Montmorillonita: Es un filosilicato laminar perteneciente al grupo de las esméctica, y es la más utilizada en el desarrollo de los nanocompuestos por la facilidad que presenta para ser modificada por su mecanismo de unión entre las láminas consecutivas. Es buena como reforzante y retardante natural, presenta buen coeficiente lineal de expansión térmica, alta temperatura de deformación bajo carga y buenas propiedades de barrera. Fig.1. estructura laminar de la Montmorillonita - Halloysita: De origen natural, silicato de aluminio hidratado, presenta buena dispersión en la matriz polimérica, posee un radio elevado por lo tanto el modulo y la resistencia se elevan a diferencia de las matrices de relleno tradicional. Fig.2. estructura de la Halloysita - Caolinita: Filosilicato con estructura tetraédrica, que cuenta con una estructura laminar electrostáticamente neutra y es hidrofilica. Es empleada en nanocompuestos pero debe ser modificada químicamente para obtener una grado alto de integración de las láminas en la matriz polimérica del plástico. Unidad Académica Profesional Tianguistenco Figura 3. Estructura de la Caolinita 2- Nanomateriales derivados del carbono: Fullerenos, nanotubos y nanofibras de carbono. Furellenos El fullereno, también llamado buckminsterfullereno, es una serie de moléculas de carbono huecas que forman una jaula cerrada ("buckyballs") o un cilindro (nanotubos de carbono). Aunque esta molécula está hecha de anillos de carbono conjugados, los electrones aquí no están des localizados, y por lo tanto, estas moléculas carecen de la propiedad de la superomaticidad. Estas moléculas tienen una resistencia a la tracción muy alta y recuperan su forma original después de haber sido sometidas a más de 3.000 presiones atmosféricas. Aplicaciones - Antioxidantes. Agentes antivirales. Fotosensibilizadores en terapia fotodinámica. Gafas de protección. Nanotubos Los nanotubos de carbono son hojas de grafeno enrolladas que forman una pieza cilíndrica con un diámetro cercano a 1 milímetro y dependiendo de cómo se enrolla la hoja de grafeno, pueden presentar propiedades metálicas o semiconductoras. En general, los nanotubos también presentan alta resistencia mecánica, alta flexibilidad, características eléctricas y térmicas. Si el nanotubo de carbono es conductor podrá transmitir la electricidad de una forma hasta 1000 veces más eficiente que los cables de cobre. Los semiconductores se pueden utilizar en circuitos electrónicos refinados gracias a Unidad Académica Profesional Tianguistenco sus dimensiones que son muy reducidas, pudiendo nanoprocesadores para sustituir los chips de silicio actuales. ser utilizados en Si se pueden añadir a los polímeros sintéticos (plásticos), formando estructuras llamadas de nanocompuestos, los nanotubos pueden endurecerlos o convertirlos en conductores de electricidad, también presentan extraordinarias propiedades mecánicas, ya que son bastante resistentes a la ruptura bajo tracción, siendo 100 veces más resistentes que el acero y poseyendo solo 1/6 de su densidad. Nanofibras de carbono Las nonofibras de carbono (CNF) son un material filamentoso compuesto por carbono de nturaleza grafítica, cuyas laminas grafenicas forman fibras de diametrs entre 3 y 100 nm y longitudes entre cientos de nanómetros y micras, ocacionalmente presentando un hueco en el interior (tubular). Las propiedades de las nonofibras de carbono se pueden observar en tres categoras: 1- Estructura primaria: se refiere a las monofibras como entes individuales, con propiedades de estructura cristalina del carbono, estructura superficial, grado de ordenamiento del carbono y la morfoogia de las fibras, tubos, etc. 2- Estructura secundaria: se refiere a los aglomerados de nanofibras que forman granos, como es la textura por ejemolo el área superficil, volumen, tamaño y distribución de poros. 3- Estructura terciaria: se refiere a las propiedades que presenta el material conformado por agrupaciones de granos como son las propiedades eléctricas, térmicas, mecánicas, etc. 3- Nanopratículas metálicas y sus derivados: plata, oro, cobre, titanio, zinc, dióxido de titanio, óxido de zinc, oxido de cerio, etc. El punto de fusión disminuye, generalmente, como consecuencia de su gran área superficial específica y el mayor número de átomos en la superficie; esto afecta al comportamiento termodinámico del volumen de la nano partícula. Los átomos de la superficie necesitan menos energía para moverse porque hay menos átomos en el interior de la nano partícula y necesitan menor energía para vencer las fuerzas intermoleculares de atracción. Unidad Académica Profesional Tianguistenco Tabla 1. Propiedades de las nanoparticulas metalicas. 4- Nanopartículas poliméricas: dendrímeros. Los dendrímeros son una clase especial de polímeros que presentan estructuras bien definidas, altamente ramificadas en su interior y con numerosos grupos funcionales en la superficie. La posibilidad de controlar su constitución química e Unidad Académica Profesional Tianguistenco incorporar diferentes grupos funcionales en posiciones específicas ha llevado a que las moléculas dendríticas ofrezcan un abanico de nuevas propiedades y aplicaciones que les confiere un importante y reconocido interés interdisciplinar en áreas tan diversas como son la química inorgánica, orgánica, analítica, la biología, el diseño de nuevos materiales, la farmacología, la nanotecnología, etcétera. En este artículo proporcionamos una visión muy general de este tipo de macromoléculas, su estructura, métodos de síntesis y algunas de sus aplicaciones. Bibliografía Nanocompuestos http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/32702/TESIS.CARACTERIZA CION_DE_NANOCOMPUESTOS_PEAD_PARA_EL_ALIGERAMIENTO_DE_BOT ELLAS_PILAR.SANTANA.pdf?sequence=1&isAllowed=y Aplicaciones en el sector de construcción http://www.imcyc.com/revistacyt/oct10/tecnologia.htm file:///C:/Users/Xocoyolita/Downloads/Tesina%20NANOPARTICULAS%20DE%20 SILICE%20Y%20SU%20RELACION%20CON%20EL%20CONCRET.pdf http://blog.simbolocalidad.com/investigacion-de-nuevos-recubrimientos-mediantenanoaditivos Furellenos https://nanova.org/fullereno/ http://www.nanotec.es/que-son-los-nanotubos-de-carbono/ https://zaguan.unizar.es/record/6796/files/TESIS-2011-072.pdf Nanoparticulas metalicas https://nuevastecnologiasymateriales.com/propiedades-de-las-nano-particulas/ Unidad Académica Profesional Tianguistenco http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/52618/Lopez%20Tellez_tripa_ 2013.pdf?sequence=1&isAllowed=y Dendrímeros. https://repositorio.uam.es/handle/10486/677729 https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071795022018000401463
