Nanotubos de carbono

Universidad Juárez Del Estado De Durango[pic 1][pic 2]

Facultad De Ciencias Químicas

[Estructura, propiedades, síntesis y aplicaciones de los Nanotubos De Carbono.]

Laura Paola Hernández ampara

Ing. En ciencias de los materiales

PROYECTO DE INVESTIGACION

Índice

Introducción      - -        - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -      2        

Revisión bibliográfica   - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -     3

¿Qué son?        - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -      3

Cronografía      - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -      3

Estructura y propiedades - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -      3-6

Materiales y métodos  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -     7

Formas de obtención de los TNC - - - - - -- - - - - - - - - -- - - - - - - - -     7-8

Aplicaciones y Mercado - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -     9-12

Conclusiones         - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -   12-13

Bibliografía            - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -    13

Introducción

Nanotecnología la ciencia de lo más pequeño y no es para menos. Un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro. La millonésima parte de un milímetro. A un más claro 10 mil veces más pequeño que la punta de un cabello. Y ahí, en ese nano mundo, científicos de diversas nacionalidades han estado descubriendo e inventando posibilidades más que novedosas para ser aplicadas en la tecnología, sí, pero también en la elaboración de productos más comunes, como ropa, plásticos, medicina y metales por solo mencionar algunos.

Uno de los frutos de la nanotecnología y los estudios de las pequeñas dimensiones, son los llamados nanotubos de carbono NTC, con excelentes e inusuales propiedades que presentan, nos encontramos ante un material con unas aplicaciones realmente prometedoras. Imaginemos que disponemos de un material que 10 veces más ligero que el acero, 100 veces más resisten, y a la vez 10000 veces más fino que un cabello. A estas interesantes propiedades mecánicas se le añaden unas relevantes propiedades eléctricas, puesto que pueden ser tanto conductores como aislantes.

Los nanotubos de carbono, similares a pequeñas láminas de grafito enrolladas con diámetros nanométricos y longitudes de micras, son materiales únicos con propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, térmicas y químicas excepcionales que los hacen aptos para mejorar numerosos productos ya existentes e incluso para generar otros nuevos.

Los nanotubos de carbono se presentan como una interesante alternativa para los fabricantes de multitud de productos que pretendan innovar, ya que prometen conseguir prestaciones inimaginables hasta ahora y revolucionar el mercado cuando irrumpan en él.

Su descubrimiento data de 1991 por el físico japonés Sumio Lijima que accidentalmente descubrió la aparición de nuevas formas de carbono en el hollín producido por al provocar un arco eléctrico entre dos electrodos de grafito, que al principio creyó que era fulerenos. Pero, estas nuevas moléculas eran minúsculos tubos con medidas nanométricas. Investigaciones posteriores determinaron que estos tubos eran macromoléculas y estaban formadas por átomos de carbono puro.

Actualmente los NTC son sintetizados y estudiados con gran detenimiento, sin embargo, una de las principales limitantes es la dificultad de su síntesis, ya que para generar NTC de buena calidad y en cantidades aceptables se requiere de la utilización de catalizadores mecánicos o láseres de alto costo.

Por lo tanto, el presente trabajo tiene como objetivo, mostrar las características principales de los nanotubos, su estructura, los métodos de síntesis y algunas aplicaciones.

Revisión bibliográfica

Los nanotubos de carbono (NTC) son estructuras artificiales novedosas que presentas propiedades físicas inusuales. Estas propiedades han hecho objeto de estudio a los NTC, los cuales han revelado un grandísimo potencial de aplicación en diferentes áreas, tales como la electrónica, la física y la biológica.[4]

Es una nano partícula cilíndrica compuesta por una o varias capas de grafeno enrolladas, las cuales están formadas por múltiples anillos de carbono perfectamente estructurados. De acuerdo con la estructura de su pared, los NTC se clasifican en  nanotubos de pared sencilla  (SWNT; del inglés single-walled carbon nanotubes) la forma más sencilla de NTC, que consiste en un solo tubo, sin más capas que la del tubo mismo y los nanotubos de pared múltiple (MWNT; del inglés multi-walled carbon nanotubes) que consisten en varios tubos acomodados entre ellos en forma concéntrica y nanotubos de pared compuesta. [3]

Cronología [1]

• 1952 Primera evidencia de la existencia de nanotubos de carbono.
• 1991 Descubrimiento oficial por Iijima (MWCNT).
• 1993 Descubrimiento del primer nanotubo de capa simple (SWCNT).
• 1991-2000 Producto de interés principalmente académico.
• 2000-2005 Se investiga su uso industrial.
• 2005-2010 Desarrollo de aplicaciones industriales.
• 2010 Gran desarrollo de aplicaciones integradas a productos.

Estructura y propiedades de los NTC.

Tienen diámetros exteriores que varían de 0,4 a 5nm. La estructura de ambos tipos de NTC consta de enlaces puros de carbono unidos entre sí por enlace covalente hibrido sp2 esta hibridación que los átomos de carbono puedan combinarse y formar hexágonos en sus estructuras tridimensionales y se caracterizan por tener propiedades eléctricas, mecánicas, ópticas, térmicas, electrónicas inusuales. [4,2]

Imaginemos un plano atómico de grafito (grafeno), y supongamos que ese plano lo enrollamos sobre sí mismo como si se tratase de un mantel o un poster. La forma de plegarlo puede ser recta o con un cierto ángulo, obteniéndose un tubo tan largo como queramos. Pues bien, aquí aparece una de las propiedades a destacar y bastante curiosa de los nanotubos: según enrollemos el poster, obtendremos un nanotubo que puede conducir la corriente eléctrica, ser semiconductor o ser aislante. [7]

Las propiedades son diferentes en los SWCNT y los MWCNT. Dependen, además, fuertemente de sus dimensiones (diámetro y longitud) y de los defectos presentes en el nanotubo (vacantes o impurezas ocupando el lugar de un átomo de carbono, deformaciones, inclinaciones,). Pero también dependen de la forma en que están dispuestos los hexágonos de la lámina de grafito, es decir de cómo se enrollaría la hipotética lámina de grafito que daría lugar a nuestro nanotubo. [5]

En la siguiente tabla se muestra un resumen de las propiedades de los NTC y se comparan con otros materiales.

...