NANOTECNOLOGÍA Y NUEVOS MATERIALES

NANOTECNOLOGÍA Y NUEVOS MATERIALES

RESUMEN

El presente trabajo se ha realizado teniendo como objetivo identificar las aplicaciones de la nanotecnología en materiales de construcción. Recopilando y analizando los casos en los que actualmente se aplica la nanotecnología en el sector de la construcción. Existen muchos materiales que son usados en la construcción, en los que actualmente se hace la aplicación de nanotecnología para su desarrollo, como es el concreto, el acero, los vidrios, pintura entre otros. El estudio de esta nueva tecnología nos ayudará a conocer nuevas alternativas al momento de ejecutar un proyecto, pues se conoció que estos nanomateriales brindan mejores propiedades mecánicas y físicas que se ven reflejados en una mayor resistencia, fluidez, anticorrosión, dureza, entre otras, en comparación a los materiales convencionales.

Palabras clave: Nanotecnología, Nanomateriales, propiedades mecánicas y físicas, resistencia.

NANOTECHNOLOGY AND NEW MATERIALS

ABSTRACT OR SUMMARY

The present work has been carried out with the objective of identifying the applications of nanotechnology in construction materials. Compiling and analyzing the cases in which nanotechnology is currently applied in the construction sector. There are many materials that are used in construction, in which nanotechnology is currently applied for its development, such as concrete, steel, glass, paint, among others. The study of this new technology will help us to know new alternatives when executing a project, since it was known that these nanomaterials provide better mechanical and physical properties that are reflected in greater resistance, fluidity, anti-corrosion, hardness, among others, in comparison to conventional materials.

Keywords: Nanotechnology, Nanomaterials, mechanical and physical properties, resistance.

1. INTRODUCCIÓN

El avance tecnológico durante los últimos años ha crecido considerablemente, es así que lo que antes se pensaba temas de ciencia ficción ahora es una realidad.  Es el caso de la Nanotecnología que ha venido revolucionando en casi todos los sectores de la industria, medicina, de biología, de la construcción, entre otros.

Pero que es la Nanotecnología, es la ciencia que controla y manipula la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas. El sector de la construcción, es uno de los sectores en donde se ha venido más experimentando, sobre todo en los materiales de construcción y los sistemas constructivos, desarrollando materiales con propiedades específicas y avanzadas con mayores resistencias mecánicas, mayor durabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia al fuego, regeneración, etc.

Los nanomateriales de construcción serán más ecológicos y eficientes, una de las mayores alternativas al momento de querer innovar, adquiriendo demanda y rentabilidad.

1. OBJETIVOS

Objetivo General

• Identificar las aplicaciones de la nanotecnología en materiales de construcción.

Objetivo Especifico

• Analizar los casos de aplicaciones en los materiales más utilizados en el sector de la construcción.
• Analizar las ventajas de los nanomateriales con respecto a los materiales habituales que se usan en la construcción.

1. MARCO TEÓRICO

1. La Nanotecnología

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales), por lo que se trabaja a escala molecular (nano es un prefijo griego que indica medida).

Las primeras ideas y conceptos detrás de la nanociencia y la nanotecnología aparecieron en el trabajo titulado “There´s plenty of room at the bottom” del físico Richard Feynman en la reunión de la American Physical Society en el California Insitute of Thechnology (CalTech) el 29 de diciembre de 1959. Esta conferencia científica marcó el inicio de la era de los nanomateriales, ya que Feyman describió un proceso en el que los científicos podían manipular y controlar átomos individuales y moléculas, y la revolución que esto supondría.

 Décadas después, el profesor Norio Taniguchi acuñó el término de nanotecnología, aunque no sería hasta 1981 cuando se empezó a hablar de la nanotecnología moderna gracias al desarrollo del microscopio de efecto túnel por G. Binnig y H. Rohrer (IBM Zurich), que permitió ver por primera vez átomos individuales.  (Phi4tech, 2020)

1. Los Nanomateriales

Los Nanomateriales son componentes conformados por partículas con diferentes dimensiones con respecto a la nano escala, lo que significa que 100 nanómetros o un nanómetro, esta escala nano, en el tema de distancia se llama nanómetro (nm) la cual es igual a una millonésima parte de un metro (1nm=10ˆ9m)

Para fabricación de los nanomateriales se emplean dos estrategias de procesamiento de información y ordenamiento del conocimiento.

En la estrategia de Bottom-Up las estructuras de los materiales se diseñan de escala menor a escala mayor. Es decir que se crean directamente en este proceso sintetizando partículas nanométricas ó componentes moleculares de un compuesto.

El enfoque de Top-Down el proceso va al revés y las estructuras mayores pasan a menores reduciendo el tamaño a la nano escala, manteniendo siempre sus propiedades originales. (Holguin, 2013)

1.  Nanomateriales utilizados para la construcción

Los nanomateriales usados para la construcción, tienen mejores propiedades mecánica y físicas, además son superiores a los usados actualmente, su uso aumentará notablemente el nivel de seguridad en las construcciones, ofreciendo más confort, estética, economizando energía.

1. Nano concreto

El concreto es el material de construcción más utilizado en el planeta; utilizamos 23 billones de toneladas por año mundialmente. Adicional, es un material compuesto por agregados, cemento, agua, aire y en ocasiones aditivos, para otorgarle propiedades especiales.

La Nanotecnología tiene el potencial de mejor las propiedades útiles del concreto, particularmente el grado de hidratación, que afecta la contracción, el agrietamiento y fiabilidad del material. (Nanotechnology, 2022)

1. Nanotubos de carbono

 Mendoza, (2013) indica que los nanotubos de carbono son uno de los nanomateriales más prometedores para mejorar las propiedades mecánicas y resistencia frente a la aparición de fisuras o agrietamientos de matrices cementantes del concreto. Los nanotubos de carbono aparte de presentar excelentes propiedades electromagnéticas también presentan alta conductividad eléctrica.

En la elaboración de concretos con nanotubos de carbono se presentan inconvenientes, los cuales difieren por el mismo tamaño de los nanotubos, su dispersión en la mezcla con los demás materiales que componen el concreto, y lograr una homogenización de los nanotubos en la mezcla.

En otras investigaciones se ha logrado mejorar el concreto a la tensión agregando fibras de carbono, las cuales mejoran también sus propiedades electromecánicas y electromagnéticas, aclarando que su costo se incrementa notoriamente, teniendo en cuenta los resultados con los materiales compuestos de carbono es de esperarse que al usar nanotubos de carbono de produzca un mejor desempeño del concreto, por lo cual se vuelve muy importante el conocimiento de la estructura interna y funcionamiento mecánico del concreto.

1. Nano sílice en los aditivos del concreto

La Nanosilice es una sílice, la cual está compuesta en partículas micro finas de dióxido de silicio amorfo (SiO2). Las partículas de Nanosílice presentan menor tamaño, alta pureza y una estructura cristalina semejante al humo de sílice, por consiguiente, se espera conseguir superiores resultados con su utilización. Es un nano aditivo en estado líquido, de aspecto turbio y ligeramente viscoso, compuesto a base de sílice con partículas de tamaño nanométrico. Es un gran reductor de agua, de alta actividad y puzolanidad.

En la actualidad existen diferentes aditivos para el concreto basados en nanosílice que son útiles y de uso frecuente. Existen algunos que son fluidificantes y que por consecuencia se reduce la cantidad de agua presente en el concreto, con las ventajas que esto conlleva. Además, producen aumentos relativos en la resistencia de la mezcla durante los primeros días de fraguado y disminuyen la porosidad y permeabilidad del concreto. De manera adicional tiene propiedades que le permiten la reducción de la exudación y la segregación de los agregados. La consecuencia final del uso de esta clase de aditivos es que la relación agua/cemento es disminuida. (Tobon Jorge, Restrepo Oscar & Payá Bernabeu , 2006).

1. Nano recubrimientos

Los nano-recubrimientos son materiales bidimensionales que se pueden producir mediante tecnologías físicas (por ejemplo, plasma, PVD), químicas (por ejemplo, CVD, sol-gel) y para la construcción más en partículas (por ejemplo, TiO2) (Anticing, 2014)

La incorporación de nanocompuestos a los recubrimientos más empleados en el sector de la construcción, como son las pinturas y los barnices, dotarán a los productos de estos sectores de nuevas propiedades que los harán más resistentes ante rayaduras, abrasiones, impactos y otras características que mejoran la adherencia, la elasticidad, el brillo o el color ente otras.

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