Nanomateriales

Nanomateriales

Introducción

En la ciencia, el estudio de cosas a escala nanométrica (1/1,000,000,000 m) se ha traducido en teorías desde principios del siglo XX, así como en resultados experimentales, pero entonces no se tenía el concepto como hoy lo conocemos; a pesar de ello, en años recientes se habla de la nanociencia y nanotecnología como algo nuevo.

El problema no parece ser de escalas sino de tecnología; es por ello que ahora está muy en boga la nanotecnología, ya que es posible contar con algunos elementos de ese orden de magnitud, lo que hasta hace algunos años era imposible.

Con la nanotecnología, el reordenamiento de los átomos en un arreglo nos puede llevar a crear otros materiales; por ejemplo, tomando la mina de un lapicero y reordenando sus átomos de carbono, podemos hacer un diamante. No solo se pretende reestructurar materiales, sino también crear nuevas estructuras con características específicas, con la finalidad de hacer mejoras en las áreas de construcción, almacenamiento de datos o disminución de espacio.

Hoy existen diferentes tipos de estructuras que se fabrican a escala nanométrica; por el momento, estas estructuras suelen tener una geometría básica, siendo las más usuales los nanotubos, nanohilos, nanoesferas, nanocristales y nanoconos, entre otros. La mayoría de esas nanoestructuras aún se encuentra en una etapa de investigación y desarrollo, pero día con día se mejoran o surgen otras nuevas.

Respecto a los nanomateriales que se pueden formar, se ha trabajado básicamente sobre tres tipos: metales, polímeros y cerámica. El uso de estos materiales está determinado por sus propiedades mecánicas y químicas. La elasticidad, dureza, facilidad para romperse y conductibilidad son propiedades importantes. Estos análisis son respaldados por un conocimiento de las propiedades químicas de los materiales, tal como el análisis elemental y molecular o de la estructura atómica.

A medida que la nanotecnología avanza, se van encontrando aplicaciones para los nanomateriales en el cuidado de la salud, la electrónica, los cosméticos, los textiles, la informática y la protección medioambiental.

Propiedades Mecánicas

Por el nano tamaño, muchas de las propiedades de los materiales son modificadas, entre otras, la dureza y el módulo de elasticidad, resistencia a la fractura y resistencia a la fatiga.

Se ha observado con las pruebas de cortante a los nanomateriales, al igual que el carburo de tungsteno y carburo de titanio, son muy duros, muy resistentes al desgaste y a la erosión. Similarmente, la ductilidad de los cerámicos es modificada cuando el tamaño de las partículas es reducido a la escala nanométrica. Generalmente los cerámicos son muy duros, quebradizos y duros para maquinar aún con altas temperaturas. Con la reducción de tamaño de grano, las propiedades cambian drásticamente, tal que los nanocristales cerámicos pueden ser “procesados” en varias formas a significativas bajas temperaturas.

Una de las esenciales propiedades requeridas para las componentes de un avión es la resistencia a la fatiga, que decrece con el tiempo de vida de las mismas componentes. La resistencia a la fatiga incrementa con la reducción en el tamaño de grano del material. Los nanomateriales proseen un tamaño de grano significativamente pequeño en comparación con los materiales convencionales, incrementando de esta forma la vida de fatiga en promedio un 250%.

Nanomateriales

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