MATERIALES
INDICE
1.LOS NUEVOS MATERIALES
Son aquellos materiales caracterizados por tener un tamaño menor a 100 nanómetros en alguna de sus dimensiones externas. Estos materiales pueden estar en distintas formas, y por tanto exhibir distintas propiedades y aplicaciones: nanopartículas, nanofibras y nanocables, nanofluidos y dispersiones, y nanocompuestos. Estos nuevos materiales se pueden dividir en :
·High performance materials
·2D Materials
·Biomateriales
··Bio-based materials
·Smart and multifunctional materials, devices and infrastructures
·Nanomteriales
1.1HIGH PERFORMANCE MATERIALS
Bajo la categoría de materiales de altas prestaciones se incluyen el diseño y/o desarrollo de nuevos materiales con los que mejorar una o varias propiedades específicas. Entre las propiedades consideradas se encuentran: robustez, ligereza, sostenibilidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, resistencia frente a entornos agresivos, alta barrera a gases, aislamiento, absorción y fijación de CO2 u otros contaminantes, recubrimientos anti-rayado, auto-limpieza, auto-reparables, protección y seguridad, …
1.2 2D MATERIALS
Materiales de capa única (con un grosor de unos pocos nanómetros o menos) con características físicas o electromagnéticas especiales frente a los materiales convencionales. Se incluyen aquellos desarrollos e innovaciones basadas en materiales como el grafeno, el fosforeno y el siliceno, aunque se han identificado cientos de nuevos materiales bidimensionales que podrían ser potencialmente desarrollados.
1.3BIOMATERIALES
Materiales con un diseño preciso de propiedades estructurales y funcionales para interactuar con sistemas biológicos con una determinada finalidad médica (biocompatibilidad para uso diagnóstico o terapéutico). Se incluyen en esta categoría: nuevos polímeros médicos, materiales biocerámicos, materiales para impresión médica 3D (bioprinting), materiales multifuncionales médicos, biomateriales biomiméticos, bioresponsivos y bioactivos.
1.4BIO-BASED MATERIALS
Materiales con un diseño preciso de propiedades estructurales y funcionales para interactuar con sistemas biológicos con una determinada finalidad médica (biocompatibilidad para uso diagnóstico o terapéutico). Se incluyen en esta categoría: nuevos polímeros médicos, materiales biocerámicos, materiales para impresión médica 3D (bioprinting), materiales multifuncionales médicos, biomateriales BIOMIMÉTICOS, BIORESPONSIVOS Y BIOACTIVOS.
1.5SMART AND MULTIFUNCTIONAL
Materiales con capacidad de responder ante estímulos externos (como estrés del material, temperatura, humedad, PH, presencia de campos eléctricos o magnéticos, luz, o compuestos químicos) y activar (mediante estímulos eléctricos) una o varias funciones. Entre las funciones que ofrecen este tipo de materiales se pueden encontrar el cambio de geometría, la captura/almacenamiento de energía, la auto-reparación, la protección electromagnética, depuración de ambientes, o la biodegradabilidad. Se incluyen distintos tipos de materiales como los polímeros inteligentes y los materiales híbridos. Se excluyen de esta categoría los biomateriales multifuncionales (ya incluidos en el grupo de los materiales médicos).
1.6NANOMATERIALES
Son aquellos materiales caracterizados por tener un tamaño menor a 100 nanómetros en alguna de sus dimensiones externas. Estos materiales pueden estar en distintas formas, y por tanto exhibir distintas propiedades y aplicaciones: nanopartículas, nanofibras y nanocables, nanofluidos y dispersiones, y nanocompuestos.
2.NANOTUBOS DE CARBONO
Los nanotubos de carbono (NTC's) son alótropos del carbono, como el diamante, el grafito o los fulerenos. Existen diferentes tipos de NTC's en función de las capas de grafito que los forman, estos pueden ser nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNT's) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT's). En el presente trabajo se aborda la funcionalización química de los nanotubos de carbono con diferentes grupos funcionales como lo son aminas, ácidos carboxílicos, sales de diazonio, además de las técnicas utilizadas para llevar a cabo la funcionalización; las propiedades de los nanotubos de carbono y su importancia para las aplicaciones biológicas como su actividad antibacteriana, su uso como biosensores y como transportadores de fármacos.
Entre las aplicaciones biológicas encontradas en la literatura se encuentra que moléculas biológicas como el ADN y carbohidratos pueden unirse de manera covalente a SWCNT's funcionalizados. En donde la funcionalización de SWCNT's se realizó mediante la oxidación con HNO3/H2SO4, lo que integra grupos ácido carboxílicos en la superficie de los SWCNT's, para posteriormente desarrollar la reacción con aminas como la etilendiamina y la ftalamida, para tener finalmente funcionalidades terminales de amida y amina, los cuales pueden interaccionar y unirse covalentemente con una diversidad de polímeros. Este tipo de nanomateriales representan una posibilidad de uso en la biotecnología, ya que las propiedades tanto de los SWNTC's como de los materiales poliméricos se modifican
Los nanotubos de carbono son nanomateriales con excelentes propiedades que pueden ser modificadas mediante la funcionalización química. Una de las propiedades físicas a modificar es su dispersión, lo que ayuda a que sus aplicaciones biológicas y médicas sean cada vez más prometedoras como la administración de fármacos y su uso para la detección de metabolitos biológicos.
3.EL GRAFENO Y SUS USOS
Es un nanomaterial (un material con dimensiones inferiores a una millonésima de milímetro) que está compuesto por una agrupación de átomos de carbono que están colocados con una configuración hexagonal. Similar a la que tendría un panal de abejas.
Es una capa de carbono que tiene sólo un átomo de espesor y se trata de un material con un grosor muy pequeño, considerado como bidimensional. Es decir, que ocupa sólo dos dimensiones en el espacio. En cada milímetro de grafito, como el que usas habitualmente en lápices escolares, hay tres millones de capas de grafeno. Tres millones de capas de un material con grandes propiedades y características que hacen que sea muy útil y con muchas aplicaciones en el día a día: es superconductor, es duro, es ligero, es resistente
·Baterias: Uno de los principales campos donde más vamos a disfrutar del uso del grafeno es en las baterías ya que nos permitirá tener hasta diez veces más capacidad pero también tener la batería lista y cargada en mucho menos tiempo. Aun así, parece un mito que nunca termina de llegar aunque llevamos años escuchando hablar de ellas… Ya hay compañías y empresas que están trabajando en baterías externas e internas de grafeno que se espera que lleguen aunque por el momento ningún fabricante ha conseguido dar el paso en el interior de teléfonos móviles aunque sí en alguna powerbank.
·Drones: Algunos drones ya utilizan baterías de grafeno que permite que sean más ligeras y más duraderas. Reduce el tiempo de carga y se espera que sea “el futuro” de los drones para que no tengan tantas limitaciones como actualmente. Los problemas son los mismos que en el caso de los teléfonos móviles: los precios de las baterías son muy superiores a las de litio y aún son escasas así que hace falta aún más desarrollo para que estén a la misma altura y puedan usarse unas y otras indistintamente.
·Otros usos son: Auriculares y audifonos, pantallas flexibles, conexión a internet...
4.EXPECTATIVAS FUTURAS
La nanotecnología es una ciencia emergente que tendrá una rápida y espectacular evolución. Se prevé que contribuya significativamente al crecimiento económico y la creación de empleo en la UE en las próximas décadas.Según los científicos, la nanotecnología tendrá cuatro generaciones distintas de desarrollo. Nos encontramos en la primera, o quizá en la segunda generación de nanomateriales.
La primera generación está relacionada con la ciencia de los materiales y la mejora de sus propiedades, que se consigue incorporando «nanoestructuras pasivas». Puede realizarse en forma de revestimientos o con el uso de nanotubos de carbono para reforzar los plásticos.La segunda generación emplea nanoestructuras activas, por ejemplo, mediante la bioactividad que permite administrar un fármaco en una célula o un órgano específicos. Puede hacerse recubriendo la nanopartícula con proteínas específicas.
La complejidad aumenta aún más en la tercera y la cuarta generaciones. Se parte de un nanosistema avanzado, por ejemplo la nanorrobótica, para llegar a un nanosistema molecular y controlar el desarrollo de órganos artificiales en la cuarta generación de nanomateriales.