MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES 1.1. INTRODUCCIÓN A LA NANOTECNOLOGÍA. La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. El adjetivo Nano derivada de la palabra griega enano, siendo: 1nm=10-9 m En la misma línea, se considera un nano-objeto cuando una de las 3 dimensiones es inferior a 100 nm y un nanocompuesto cuando se tiene un producto formado por polímero + nano-objeto. Las distintas tipologías de nano objetos disponibles son las siguientes con algunos ejemplos de las mismas: - Nanomateriales arcillosos: nanoclays, hidróxidos laminares “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES -Nanomateriales carbonosos: nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, grafeno. - Nanomateriales óxidos metálicos: dióxido de titanio, óxido de zinc. - Nanomateriales metálicos: oro, plata. - Otros: dendrímeros, POSS, nanocelulosa El interés por los Nanocompuestos reside en que comparando con los compuestos tradicionales las propiedades son iguales o mejores pero con menor contenido de carga (0.25 -5%). Entre las propiedades del producto final que suelen ser objetivo de modificación se tienen: Figura 11. Distintas aplicaciones y las propiedades que los nanocompuestos poliméricos pueden aportar. El desarrollo de nuevos materiales basados en la nanotecnología aplicables al resto de sectores resulta atractivo de cara a productos de valor añadido. Se tratan de materiales híbridos basados en materiales termoplásticos o termoestables con nanopartículas que presentan propiedades totalmente novedosas. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Para que el efecto de las nanopartículas tenga lugar es necesario resolver los problemas de interacción entre la matriz y la nanopartícula, a través de tratamientos de compatibilización y/o modificaciones en la estructura y composición de la nanopartícula. Por otro lado, son importantes las mejoras en las técnicas de incorporación de las nanopartículas a la matriz polimérica para evitar la formación de estructuras aglomeradas y facilitar la distribución de la carga. Todo ello debido a que con el fin de que el producto final poseea las propiedades deseadas es de suma importancia que el tamaño de las partículas sea el adecuado, es decir que la nanopartícula se encuentre dispersa y no se encuentre asociada a otras partículas. Así pues, los tamaños de partícula que pueden presentarse son: - Partícula primaria: partículas individuales. Poseen una elevada área superficial por lo que dominan los efectos en la superficie. - Agregado: partículas primarias unidas. Se forman durante la síntesis de la nanopartícula. Están unidas por fuerzas de Van der Waals, fuerzas electrostáticas, covalentes, puentes de hidrógeno. La unidad más pequeña dispersable es (50-400nm), no se puede romper en partículas primarias. - Aglomerado: colección de agregados unidos por fuerzas débiles entre los mismos. Se pueden romper mediante fuerzas poco severas. Rangos de tamaños: 100-1000 nm. Figura 11. Distintos tamaños y asociaciones en los que pueden encontrarse las nanopartículas. Un nanocompuesto polimérico es por tanto un compuesto constituido por una matriz mayoritariamente termoplástica con nanopartículas distribuidas y dispersadas en ella. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Principalmente se obtiene mediante un proceso de compounding el cual se define como la adición a un material polimérico de cualquier otro tipo de material (orgánico o inorgánico) con el fin de modificar las propiedades del polímero inicial. Aunque pueden darse también otros procesos como procesado en disolución y polimerización in situ. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 12. Distintos procesos de incorporación de nanomateriales a matrices plásticas. Imagen de un equipo de compounding. Adicionalmente, cabe destacar los procesos realizados en ocasiones en torno a la modificación de la superficie de las nanopartículas mediante procedimientos de funcionalización ya que permiten mejorar la interacción y dispersión con la matriz polimérica. Es de especial importancia en el caso de nanoestructuras carbonosas. Figura 13. Imagen de una ruta química de funcionalización de nanotubos de carbono. Compuesto de poliamida con nanotubos de carbono funcionalizados en disolución. Por sectores de aplicación pueden definirse los siguientes como los más prometedores para desarrollar aplicaciones industriales: • Ciencia de Materiales/Nanocomposites. • ICT: Sector Electrónico y Comunicaciones. • Medicina. • Cosmética. • Energía y Medio Ambiente. • Construcción. • Agricultura. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 • Sector Textil. • Alimentación. NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES • Automoción. • Aeronáutico. Algunas tipologías de nanomateriales poliméricos con propiedades avanzadas pueden ser las siguientes: Polímeros conductores Desarrollo de materiales conductores mediante la adición de nanocargas Se han desarrollado polímeros conductores para: • Paneles, perfiles, suelos y laminados para el sector de la construcción: salas blancas, almacenes de productos inflamables o explosivos, etc. • Aplicaciones de hábitat: suelos laminados en los que la carga estática se disipe. • Componentes plásticos con funcionalidad de apantallamiento electromagnético (EMI), reducción de peso de hasta un 60%, reducción de costes de hasta un 90% y en los tiempos de producción hasta un 80%. Figura 14. Imagen de un perfil y una lámina termoplástica con nanopartículas carbonosas. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 15. Carcasa para protección electromagnética de radio uso militar, panel sándwich conductor y sustitución de parte metálica en enchufe en base materiales termoplásticos con nanopartículas carbonosas. Propiedades combinadas. Nuevos compuestos termoplásticos conteniendo nanopartículas metálicas con tratamientos especiales y nanoestructuras carbonosas para la fabricación de piezas coinyectadas con propiedades conductoras y antimicrobianas. Aplicaciones para piezas co-inyectadas con propiedades EMI (apantallamiento electromagnético), ESD (descarga electrostática) y antimicrobianas para electrodomésticos y sector aeronáutico. Recubrimientos metálicos nanoestructurados. Estos recubrimientos consisten en el desarrollo de un proceso de pre-tratamiento nanoestructurado para el metalizado de piezas de ABS y otros polímeros mediante la técnica tradicional de electrodeposición. Se evita el uso ácido crómico hexavalente, el caro catalizador de paladio y se permite la metalización de matrices diferentes al ABS, como PP o PA6, aumentando asimismo la adherencia metálica. Figura 16. Probeta de ABS con recubrimiento metálico nanoestructurado. Recubrimientos nanoestructurados anti rayado. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Desarrollo de tecnologías de recubrimiento altamente resistente al rayado y de bajo precio, para piezas de plástico. La superficie de determinados plásticos puede modificarse mediante un proceso de oxidación leve y funcionalización química, usando auto ensamblado molecular (SAM). Figura 17. Nanotecnología tipo SAM Polímeros nanocompuestos inteligentes. Desarrollo de sensores de tipo textil para la detección de deformaciones en estructuras. Éstas están basadas en nanofibras poliméricas funcionalizadas con nanotubos de carbono (CNTs), en forma de nanomalla (“tejido no tejido” bidimensional) e hilo continuo (unidimensional), para su integración en sustratos flexibles y rígidos (proceso de ELECTROSPINNING). Figura 18. Nanocompuesto polimérico en disolución y malla e imagen al microscopio de las fibras obtenidas. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Otros sistemas factibles de desarrollar son sistemas piezo-resistivos que dan una señal eléctrica tras una deformación. Son sensores para detectar deformaciones en estructuras civiles, accidentes, frenadas en automóviles, baldosas domóticas, etc Figura 18. Nanocompuesto polimérico y sistema para estructura piezo resistiva. Otros sistemas posibles son los sensores de deformación. Sistemas que se deforman mediante señales inteligentes (plantillas ortopédicas), músculos artificiales. Figura 19. Sistema y mecanismo de actuación de sensor deformación. Nanoespumas. Las nanoespumas y los aerogeles de carbono se caracterizan por tener una de las mayores propiedades aislantes y densidades similares al aire. Se obtienen a partir de la sublimación de un hidrogel, generando una estructura nanoespumada de muy baja densidad. El aerogel, empleado en aplicaciones aeroespaciales, es más conductor eléctrico. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 20. Imágenes de aerogeles. Figura 21. Microscopia electrónica de la nanoestructura espumada de un aerogel. Sistemas biomiméticos. El objetivo reside en imitar los métodos y las estructuras que se encuentran en la naturaleza. • Sistemas Multicapa nanoestructurados: caparazones de invertebrados y otros (caparazón de tortuga, uñas) mediante el uso de capas de nanocelulosa, nanoclays,… • Nano-rugosidad superficial: hojas de plantas, efecto “flor de loto”. Figura 22. Sistema superhidrofóbico tipo flor de loto. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 1.2. NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES NANOTECNOLOGÍA. SECTOR ELECTRÓNICA / COMUNICACIONES. Cada vez se busca la mayor miniaturización de los componentes electrónicos para un aumento del rendimiento (densidad de transistores) y reducción del consumo energético. El grafeno es un nanomaterial de extraordinario futuro para aplicaciones electrónicas. Concretamente son muy interesantes las siguientes aplicaciones: - Transistores empleando grafeno. IBM, Universidad de UCLA y otros centros han conseguido transistores que superan las velocidades de 300 GHz. El silicio llega a su límite en tamaño. El grafeno tiene unas peculiaridades que proporcionan una conducción electrónica extremadamente rápida. Figura 22. Aplicación en transistores. - Pantallas táctiles de grafeno. La óptima conductividad, ligereza y pequeño espesor lo hacen adecuado para la fabricación de láminas flexibles transparentes. En combinación con sistemas OLED provocan la creación de pantallas táctiles totalmente flexibles. De hecho ya se están desarrollando sistemas de fabricación de pantallas de hasta 30-40 pulgadas de diagonal mediante metodologías relativamente simples. Figura 23. Aplicación en pantalla táctil. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 24. Aplicaciones en pantallas táctiles. Otra aplicación de la nanotecnología en el sector electrónico es la fabricación de semiconductores nanométricos para la fabricación de diodos luminiscentes y láser: LEDs (aprox. 10.000 millones de diodos LED/ año) y OLEDs. - Señalización, semáforos. - Luz blanca, iluminación, pantallas de ordenadores, teléfonos móviles, faros de automóvil. Diodos LASER (aprox. 1000 millones de Diodos Laser /año): - Cabezal de lectura y escritura de CDs y DVDs. - Impresoras Laser. - Sensores ópticos, guiado. - Metrología. - Cirugía, odontología, bio-sensores. - Mecanizado, Corte, soldadura. - TV 3D. Otras aplicaciones son las siguientes: • Desarrollo de tintas con alta conductividad eléctrica y térmica, y bajo CTE, basadas en nanofibras de carbono o CNTs. • Adhesivos conductores basados en nanofibras de carbono o CNTs como sustituto de las soldaduras de plomo en circuitos electrónicos flexibles. • Serigrafiado de pistas conductoras e integración de la electrónica sobre sustrato flexible o textil. 1.3. NANOTECNOLOGÍA. SECTOR MÉDICO. La enorme complejidad de las aplicaciones en este sector hace que requiera de la participación conjunta de muchas disciplinas de la ciencia. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES El futuro espera el desarrollo de nano-aparatos capaces de moverse por los fluidos corporales hasta llegar selectivamente a su objetivo. La mecánica de fluidos debe adaptarse para estudiar el movimiento de estos sistemas (muy diferente el efecto de la viscosidad a estas escalas tan pequeñas). El plástico, debido a su estabilidad con los componentes orgánicos, lo hace especialmente adecuado para formar parte de estas nano-estructuras en los organismos. Figura 25. Simulación de quimioterapia selectiva Se espera que la nanotecnología cambie radicalmente la medicina y la lucha contra determinadas enfermedades tal y como hoy se conoce. Algunas de las aplicaciones que se esperan desarrollar en los próximos años son las siguientes: • Diagnosis: Biosensores, Imagen molecular. • Implantes musculares. • Nanorrobots. • Microsensores cutáneos. • Visión Artificial. • Miembros biónicos, músculos artificiales. • Dosificación de medicinas (nanoencapsulación), tratamientos selectivos. • Los nanotubos de Carbono (CNTs) pueden servir de sensores para la detección de salmonella en alimentos, o en sistemas de refrigeración (CNTs dopados con anticuerpos anti-Salmonella detectan 100 cfu/mL en 1 h). “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 26. Sensores a agentes microbianos base nanopartículas. 1.4. NANOTECNOLOGÍA. SECTOR COSMÉTICO. La efectividad de las nanopartículas, sobre todo en cuanto a penetrabilidad e interacción con la piel humana, las hacen especialmente adecuadas para el sector cosmético. El empleo de microcápsulas y nanocápsulas, que controlan la dosificación de las mismas, son sistemas muy adecuados de aplicación. Dichas cápsulas son sistemas esféricos formados por un corazón con el sistema o sustancia activa (normalmente un líquido), y una corteza protectora polimérica a modo de contenedor. La corteza se rompe y libera el contenido en condiciones concretas y controladas. Figura 27. Nanoencapsulación y producto cosmético base nanocápsulas. 1.5. NANOTECNOLOGÍA. SECTOR ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE. Básicamente hay diversos campos de aplicación de índole energética y desarrollo medioambiental donde la nanotecnología está siendo aplicada y que propone interesantes soluciones de futuro: • Mejora de los sistemas de captación de energía solar. • Desarrollo de baterías más eficaces. • Desarrollo de sensores y sistemas piezoresistivos de acumulación de energía. • Sensores de detección de contaminantes y eliminación de los mismos. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Desarrollo de paneles solares más eficaces. Algunos de los problemas más relevantes relacionados con el desarrollo de los paneles solares son: • Baja eficacia de los sistemas actuales basados en Si (10-15%). • Costes elevados de fabricación. Figura 28. Posibles aplicaciones de paneles solares. Actualmente la situación y actuaciones en este ámbito pueden resumirse en: • Se emplea el silicio cristalino (mono y policristalino). • El silicio amorfo absorbe mucha más energía solar pero resulta costosa su purificación. • Empleo de celdas solares de segunda generación: deposición de capa fina por CVD utilizando Si:H amorfo y otras aleaciones de Se, Ga, In, Cu. Figura 29. Costes estimados de los diferentes sistemas actuales. La mejora de la eficacia de los paneles captadores de energía solar conlleva el uso de la nanotecnología en los llamados sistemas de tercera generación (3G), como puede observarse en el siguiente diagrama. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 30. Panorama actual y futuro de la producción de células fotovoltaicas. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Un ejemplo claro de estas nuevas tecnologías es el empleo de sistemas concentradores solares con nanopigmentos. Pueden desarrollarse incluso sistemas transparentes. Figura 31. Uso nanopigmentos en placas solares (Fuente: MIT). Mejora de baterías de ión litio Actualmente hay una gran demanda de sistemas de acumulación de energía (baterías) mucho más eficaces, potentes, y con gran ahorro de peso y tamaño. Metodologías propuestas son las siguientes: Combinación de sulfuro de Li con carbono mesoporoso. Mayor eficacia de las baterías. • Utilización de CNTs como materiales piezo-resistivos para almacenar energía de la vibración, pisadas, rozamientos (textiles acumuladores). • Reducción de peso y manejabilidad. Figura 32. Baterías de ión litio y aplicaciones. • Sensores detectores de contaminantes. Sistemas basados en CNTs o grafenos de alta conductividad. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 • NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Si se modifican o funcionalizan son capaces de captar y anclar en su superficie determinados agentes contaminantes. • Cualquier modificación superficial provocada por este fenómeno conlleva una modificación en la conductividad del material, lo que lo convierte en un perfecto sensor. Figura 33. Mecanismo de detección de sustancias por sensor base CNT. Eliminación de contaminantes. Además de poder actuar como sensores, el uso de nanotecnología puede favorecer la eliminación y el control de contaminantes en determinados ambientes. Algunos ejemplos: • Pinturas descontaminantes: La base de la pintura es el polisiloxano, que es basado en el silicio. A éste se incorporan nanopartículas esféricas de dióxido de titanio y carbonato cálcico. La base del polisiloxano es lo suficientemente porosa para que el NOx penetre en él y se adhiera a las partículas de dióxido de titanio. Las partículas absorben radiación ultravioleta y aprovechan esta energía para convertir el NOx en ácido nítrico. • Purificación de aguas residuales (nanopartículas que absorben arsénico y otros componentes). “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 1.6. NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES NANOTECNOLOGÍA. SECTOR CONSTRUCCIÓN. La nanotecnología en el sector de la construcción tiene un importante papel en el desarrollo de edificios inteligentes y verdes. Algunos ejemplos de posibles aplicaciones: • Reducción de costes energéticos. Mejoras en aislamientos (nanoespumas, vidrios inteligentes). • Paneles solares integrados en la arquitectura del edificio (nuevos avances en nanocaptadores solares). • Auto-reparación de grietas y roturas (materiales tipo “self-healing”). • Desarrollo de nano-sensores para deformaciones en estructuras. • Mejora de hormigones y aceros utilizando nanocargas. • Ventanas y paneles “auto limpiables mediante el uso de nanopartículas de TiO2. Baldosas de tejado auto‐ limpiables y decorativas Ventanas Auto‐ limpiables Superficies Auto‐ limpiables Aislamiento de paredes de elevada eficacia (aerogeles, PCM) Láminas Cerámicas para recubrimientos de paredes. Sensores domóticos Aislamiento tejado resistente al fuego (aerogeles) Cristales no reflectantes para células solares Ventanas inteligentes para control de transferencia de luz y calor Recubrimientos de suelos resistentes Anti‐huellas y nanobiocidas para paneles y cocinas (recubrimientos) Estructur as concretas optimiza das Celdas de Combusti ble doméstic as Figura 34. Posibles ámbitos de aplicación de nanotecnología en el sector de la construcción. 1.7. Celdas solares para suministro energético. Pinturas Fotovoltaicas NANOTECNOLOGÍA. SECTOR AGRICULTURA. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados Puertas, Ventanas, y cables resistentes al fuego MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES La nanotecnología en agricultura puede aplicarse en diferentes situaciones. Desde el desarrollo de nuevos nanomateriales para herramientas y equipos, sistemas invernaderos más eficaces, hasta bioagricultura para modificación genética de cultivos. En detalle algunas aplicaciones pueden ser las siguientes: • Nano agroquímicos en aplicaciones comerciales: reguladores de crecimiento, fungicidas, tratamientos integrales ya existentes a tamaño nano que aumenta la efectividad (con o sin nano encapsulación). • Nano sensores para monitoreo y control agrícola. • Elementos plásticos de irrigación base nanocompuestos con mayor resistencia a la intemperie, a la temperatura y a las sustancais químicas. • Mejora en films de invernadero (termicidad, resistencia a la intemperie, transparencia). • Mejora de bioplásticos empleados en aplicaciones agrícolas. 1.8. NANOTECNOLOGÍA. SECTOR TEXTIL. El sector textil siempre se ha caracterizado por ser de los más innovadores y los que mejor aplican las nuevas tecnologías. En este caso, la nanotecnología en el sector textil está cambiando totalmente la perspectiva de las aplicaciones: • Antibacteriano. • Evitar el mojado (superposición de nanocapas), eliminación de manchas y polvo. Autolimpieza. • Limpiezas sucesivas sin pérdida de propiedades. • Antiolor. • Retardantes a la llama. • Regulación de temperatura corporal (uso de PCMs, aerogeles). • Cambio de color mediante nanopigmentos termocrómicos. • Auto-reparación. • Mejora de las propiedades mecánicas, como resistencia a tracción de las fibras. • Disipación electromagnética. • Integración de nanocircuitos. • Ligereza. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Figura 35. Material textil con propiedades antimicrobinas, hidrofóbica y textil con PCMs incorporados (material de cambio de fase). En sistemas sensores resistivos y capacitivos es muy interesante la integración de botoneras en textil con detección de pulsación con o sin contacto, sensores de presión. Figura 36. Material textil con sistema sensor integrado. Por ejemplo, se pueden integrar sistemas piezo-resistivos para la monitorización de señales vitales, médicas y biomecánicas. Resulta también interesante en la misma línea de integración en textiles, la capacidad de desarrollar sensores de gases y biológicos (control de la calidad del aire) como por ejemplo: Sensores de gases y biológicos basados en nanofibras de carbono. Láminas poliméricas con contenido en nanofibras de carbono y otras partículas. Textiles con capacidad de monitorizar la pureza del aire. Otras aplicaciones de gran nivel tecnológico son los tejidos con funcionalidades de sistemas filtrantes. Por ejemplo: Limpieza del aire con filtrantes textiles. Absorbentes con nanopartículas metálicas. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Tejidos y no-tejidos en filtración de líquidos. Filtros conductores para combustibles. Fibras multicomponentes superabsorbentes. 1.9. NANOTECNOLOGÍA. SECTOR AUTOMOCIÓN. Las aplicaciones en las que se considera que la nanotecnología puede estar presente hacen hincapié en las principales demandas y requerimientos del sector. • Ligeros pero con materiales más resistentes (consumo y seguridad). • Eficiencia mejorada y consumos (catalizadores, aditivos, lubricantes). • Sistemas electrónicos más miniaturizados y mejorados (nano-robots). • Mayor vida en servicio: sistemas inteligentes auto-reparantes. En algunos casos, como los nano-recubrimientos ya están siendo utilizados actualmente. Otras aplicaciones potenciales pueden ser: • Recubrimientos protectores, autolimpiables, anti vaho: para lunas, pinturas, etc. • Protección para sistemas electrónicos (carcasas con elevado apantallamiento electromagnético). • Filtros eficaces de humos, contaminantes, radiaciones solares. • Pinturas que actúan como captadores/células solares. • Sensores superficiales nanométricos, como una piel (Quantum dots). • Baterías basadas en nanotecnología para vehículos híbridos o eléctricos. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados MÓDULO 5 RETOS DE FUTURO UNIDAD 3 NANOTECNOLOGÍA Y MATERIALES INTELIGENTES Recubrimientos poliméricos para gestión térmica Composites para indicadores Depósito de gasolina y conducciones para evitar incendios Plásticos con ESD para mejorar procesos de pintado Uniones inteligente para mejor gestión al final de la vida útil Luces integrados en textiles Actuadores y sensores integrados en textiles Elementos exteriores, interiores y de motor con alta resistencia térmica y mecánica Componentes plásticos sensores para confort y seguridad Figura 37. Posibles ámbitos de aplicación de nanotecnología en el sector del automóvil. “Materiales Plásticos: Fundamentos, Aplicaciones y Tendencias” © AIMPLAS. Todos los derechos reservados
