Modificar las propiedades del material con la nanotecnología
Las propiedades de las nanopartículas se pueden personalizar para el uso en una aplicación de la nanotecnología en particular mediante la unión de moléculas a las nanopartículas en un proceso llamado funcionalización. Además, la capacidad de construir nanocompuestos, materiales formados mediante la integración de nanopartículas en la estructura de un material a granel, hace posible la creación de nuevos materiales que ofrecen una gama de nuevas posibilidades.
Video: SFCM 12/13 3: NANOTECNOLOGÍA Y NANOCIENCIA EN EL CAMPO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Fundamentos de funcionalización nanotecnología
Cuando un átomo está unido a otro átomo, el archivo adjunto se llama un enlace químico. La funcionalización es un proceso que implica unir los átomos o moléculas a la superficie de una nanopartícula con un enlace químico para cambiar las propiedades de ese nanopartícula.
Video: Grafeno, Nanotecnología
El enlace utilizado en la funcionalización puede ser o bien un enlace covalente o un enlace Waals van der. Unión covalente, en el que los electrones son compartidos entre los átomos implica un átomo sobre los electrones de intercambio de nanopartículas con un átomo en la molécula, creando una unión muy fuerte.
En una Waals enlace van der, atracción electrostática se produce (cargas negativas y positivas en las moléculas y nanopartículas se atraen entre sí). Una región cargada positivamente de la molécula o de nanopartículas y una región de carga negativa de la molécula o nanopartícula forman un enlace. El vínculo van der Waals no es tan fuerte como un enlace covalente, pero también no debilita las estructuras que se están enlazados, como lo hacen los enlaces covalentes.
Video: La revolución tecnológica que ha traido la nanotecnología
Por ejemplo, si usted está unión a moléculas de nanotubos de carbono, un enlace covalente podría debilitar el nanotubo mientras que un vínculo de van der Waals no lo haría. Por lo tanto, aunque los enlaces covalentes se utilizan más a menudo para la funcionalización, van der Waals a veces es útil. Uno de tales usos se funcionalización un nanotubo de carbono mediante la unión de una molécula al nanotubo usando fuerza de van der Waals.
La funcionalización se utiliza para preparar nanopartículas para muchos usos, por ejemplo:
Fabricación de elementos de sensor que pueden ser utilizados para detectar niveles muy bajos de moléculas químicas o biológicas o para el diagnóstico de una muestra de sangre.
nanopartículas de unión a las fibras o polímeros para formar ligeros, materiales compuestos de alta resistencia.
Haciendo nanopartículas que pueden unirse a moléculas biológicas presentes en la superficie de las células enfermas para producir agentes de administración de fármacos dirigidos.
Haciendo nanopartículas que son atraídos a los sitios de fijación preparados, tales como las superficies que contienen ciertos tipos de átomos (azufre es atraído al oro, por ejemplo) para el ensamblaje de auto-alineada.
Hacer nanocompuestos de nanopartículas funcionalizadas
Cuando se incluyen nanopartículas funcionalizadas en un material compuesto, esas nanopartículas pueden formar enlaces covalentes con el material principal que se utiliza en el material compuesto. Por ejemplo, los nanotubos funcionalizados pueden unirse con polímeros para producir un plástico fuerte. En un material compuesto de fibra de carbono, nanotubos funcionalizados vínculo con las fibras de carbono para crear una estructura más fuerte.
Nanocompuestos se utilizan en varias aplicaciones:
Una variedad de nanopartículas tales como buckyballs, nanotubos, y nanopartículas de sílice se están utilizando con diversas fibras para formar nanocompuestos utilizados en los equipos de deportes tales como raquetas de tenis para mejorar su fuerza o rigidez mientras que los mantiene ligero.
Nanocompuestos utilizando nanotubos de carbono y polímeros están siendo desarrolladas para hacer nave espacial más ligero de peso.
Nanocompuestos utilizando nanotubos de carbono en una resina epoxi se utilizan para hacer palas de aerogeneradores más tiempo, permitiendo que el molino de viento para generar más electricidad.
Las nanopartículas de arcilla se utilizan en materiales compuestos de plástico para reducir la fuga de dióxido de carbono de botellas de plástico, la mejora de la vida útil de las bebidas carbonatadas.
Video: Introduccion a los materiales compuestos
Los materiales compuestos de nanopartículas y polímeros se están desarrollando para producir plásticos fuertes, ligeros para sustituir los metales en los coches.