LA NANOTECNOLOGIA Y NANOTUBOS DE CARBONO

Luis Carlos Rodríguez AyalaCódigo: 208349

Escuela colombiana de ingenieraMateriales facultad de ingeniería mecánica

Enero 20 de 2015

Resumen—  La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala del nanómetro es decir, a escala de átomos y moléculas. A esa escala, la materia puede cambiar sus propiedades físicas y químicas, por ejemplo el color, la conductividad eléctrica, la resistencia. En esta representación se borra el límite entre lo vivo y lo no vivo todo tiene átomos. Sus más destacados proponentes prometen que esta tecnología nos va a liberar de casi todos los males: terminaría con la contaminación ambiental y la escasez de recursos todo podría ser construido a partir de átomos ya existentes, encontraría la cura a las enfermedades y la mejor forma de administrarla al organismo.

I. INTRODUCCIÓN

En este trabajo de investigación presento las diferentes aplicaciones de la nanotecnología tanto como su influencia y la importancia que ahora tiene dentro de nuestra vida cotidiana, se desarrolla el tema con la explicación de lo antes mencionado, los productos donde

Encontramos nanomateriales y de qué forma nos ayudan. Se muestran los principales nanomateriales como son los nanotubos, el negocio que estos representan para las empresas, su auge comercial y las formas en que se pueden presentar, las diferentes producciones y algo de la historia con respecto a las cantidades producidas de nanotubos de algunos años a la fecha.Concluyo con la presentación de las aplicaciones actuales que encontramos con nanomateriales y las aplicaciones estimadas para el futuro con este tipo de materiales.

II. NANOTUBOS DE CARBONO

Los nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Algunos nanotubos están cerrados por media esfera y otros no están cerrados. Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa (varios tubos metidos uno dentro de otro). Los nanotubos de una sola capa se llaman single wall nanotubes (SWNTS) y los de varias capas,multiple wall nanotubes (MWNT)

Los nanotubos tienen un diámetro de unos nanometros y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud: anchura demasiada alta y hasta ahora sin precedentes.

La investigación sobre nanotubos de carbono es tan interesante por sus múltiples como complejo por la variedad de sus propiedades electrónicas, termales y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud, la forma de enrollar.

Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre

existe una forma de estructurar las capas que produce un material más fuerte todavía, enrollando la estructura tipo-panel para que forme un tubo de grafito. Este tubo es un nanotubo de carbono.

FIG1: esquema mostrando un nanotubo de paredes múltiples

Los dispositivos electrónicos que integran nanotubos de carbono  aumentan su vida útil debido a las propiedades mecánicas (resistencia mecánica, dureza, tenacidad, flexibilidad y elasticidad) y térmicas (buena conducción del calor) de éstos. Sin embargo, la aplicación de los nanotubos de carbono en electrónica también presenta un importante problema, y es que  estos materiales son muy débiles al ruido.

ELECTRÓNICA

En el área de electrónica se han detectado numerosas aplicaciones para los nanotubos de carbono: nanocircuitos (interconectores, diodos, transistores, interruptores), emisores de campo (pantallas planas, lámparas, tubos luminiscentes,

MATERIALES

Los materiales nanorreforzados con nanotubos de carbono se consiguendispersando éstos en una matriz de otro material. Se obtienen así nuevos materiales con interesantes propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, químicas y térmicas. Entre los materiales reforzados con nanotubos de carbono destacan los de uso estructural, que aprovechan las propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono dando lugar a compuestos ligeros y con gran resistencia mecánica.

MECÁNICA

Se han identificado en esta área la utilización de nanotubos de carbonopara el desarrollo de actuadores, amortiguadores, dispositivos para fluido

III. APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGÍA

 La Nanotecnología tiene aplicaciones en todas las actividades del quehacer humano, como medioambiente, sector energético, medicina, electrónica, exploración espacial, construcción, agricultura, cosmética. Es por ello que el impacto de la Nanotecnología en nuestra sociedad es muy grande, y existe consenso de que Nanotecnología dará origen a la revolución industrial del siglo XXI, tal como lo dijo Charles M. Vest’s (ex-Presidente del MIT (Massachusetts Institute of Technology) en un discurso el año 2001.  A continuación se describen algunas de las áreas en donde tiene aplicación la Nanotecnología.

NANOTECNOLOGÍA Y EL MEDIO

AMBIENTE

En la actualidad podemos encontrar en el mercado aplicaciones de nanotecnologías para el medio ambiente, tratamiento de aguas, envasado ecológico y absorbe dores de petróleo:

La purificación de agua mediante nanotecnologías se consigue aprovechando nanomateriales como los nanotubos de carbono y las fibras de alúmina para la nanofiltración. La principal ventaja de utilizar nanofiltros en lugar de sistemas convencionales, es que se necesita menos presión para hacer pasar el agua a través del filtro. Los nanofiltros pueden eliminar sedimentos, residuos químicos, bacterias y otros patógenos, como los virus. También pueden eliminar trazas de sustancias tóxicas, como arsénico, e impurezas en forma de líquidos viscosos, como aceite.

ABSORBENTES DE PETRÓLEO

Las fugas de aceite en zonas marinas son muy preocupantes y llevan graves consecuencias para el medio ambiente. Se está investigando un nuevo enfoque mediante el uso de aerogeles (un nanomaterial), modificados con moléculas que repelen el agua, para mejorar la interacción con el petóleo.. Actúan como una esponja: cuando el combustible fósil se ha absorbido, la “esponja empapada de petróleo” se puede eliminar fácilmente.

ENERGÍA

Las aplicaciones de la Nanotecnología en

sector energético, tiene relación con la

mejora de los sistemas de producción y

almacenamiento de energía, en especial

aquellas energías limpias y renovables

como la energía solar, o basadas en el

Hidrógeno, además de tecnologías que

ayuden a reducir el consumo energético a

través del desarrollo de nuevos aislantes

térmicos más eficientes basados en

nanomateriales. El aumento de la

eficiencia de los paneles solares y placas

solares gracias a nanomateriales

especializados en la captura y

almacenamiento de energía solar.

MEDICINA

Numerosos pequeños sensores,

ordenadores y diversos aparatos

implantables de bajo coste permitirán un

control continuo sobre la salud de

pacientes así como tratamiento

automático. Serán posibles diversos tipos

nuevo de tratamiento.

Dentro de ella tenemos el  desarrollo de

nanotransportadores de fármacos a

lugares específicos del cuerpo, que

pueden ser útiles en el tratamiento del

Cáncer u otras enfermedades, biosensores

moleculares con la capacidad de detectar

alguna sustancia de interés como glucosa

o síntomas de alguna enfermedad,

nanobots  programados para reconocer y

destruir células tumorales o bien reparar

algún tejido como el tejido oseo a raíz de

un fractura, nanopartículas con

propiedades antisépticas y desinfectantes.

FIG2: Aplicaciones a la salud.

ELECTRÓNICA

la Nanotecnología en la electrónica

comprenden el desarrollo de componentes

electrónicos que permitan aumentar

drasticamente la velocidad de

procesamiento en las computadoras,

creación de semiconductores, nanocables

cuánticos, circuitos basados en Nanotubos

de Carbono.

TECNOLOGÍAS DE LA

COMUNICACIÓN E INFORMÁTICA

Las aplicaciones de la Nanotecnología en

las tecnologías de la comunicación e

informática, comprende el desarrollo de

sistemas de almacenamiento de datos de

mayor capacidad y menor tamaño,

dispositivos de visualización basados en

materiales con mayor flexibilidad u otras

propiedades como transparencia que

permitan crear pantallas flexibles y

transparentes.

AGRICULTURA

  Las aplicaciones de la Nanotecnología

en la Agricultura, tienen relación con

mejoras en plaguicidas, herbicidas,

fertilizantes, mejoramiento de suelos.

GANADERÍA

Las aplicaciones de la Nanotecnología en

la Ganadería dicen relación con el

desarrollo de Nanochips para

identificación de animales,

Nanopartículas para administrar vacunas

o fármacos, nanosensores para detectar

microorganismos y enfermedades además

de sustancias tóxicas.

IV. LO ULTIMO DE LA NANOTECNOLOGIA

 la primera ambulancia del mundo desarrollada en Chile que utiliza nanopartículas de cobre en la fibra de vidrio que recubre el interior de los vehículos, lo que permite eliminar hasta un 99 por ciento de los gérmenes, bacterias y hongos.

Los nanobrotes de carbono son un invento de una startup finlandesa llamada Canatu. Bajo el microscopio, el material es similar a los nanotubos de carbono, pero con pequeñas esferas del mismo material que brotan de los tubos, de ahí su nombre. Sirve para fabricar pantallas táctiles flexibles y resistentes, y ya ha entrado oficialmente en producción masiva. 

V. CONCLUSIONES

Después de haber investigado y analizado el tema en profundidad, llego a la conclusión de que la nanotecnología ha sido utilizada

en los ultimos tiempos como una función primordial de los productos tecnológicos modernos. Hemos aprendido y aprovechado de ella, recordando que muchos de los avances que hoy tenemos como sociedad son gracias a la recién tratada.

El uso de la Nanotecnología molecular en los procesos de producción y fabricación podría resolver muchos de los problemas actuales. Por ejemplo:

Escases de aguafabricar equipos baratos y avanzados

Como futuro ingeniero mecánico esta investigación me ayuda en mi conocimiento por la tecnología ya que más adelanté puedo hacer énfasis en esta para poder crear nuevos materiales o fabricar maquinarias o mejorar estas a través de la nanotecnología o nanotubos de carbono

Se ha podido observar que los nanotubos poseen características únicas, tanto en su estructura física como en su configuración electrónica, por esto poseen un número casi ilimitado de aplicaciones siendo posible utilizarlos en la totalidad de los campos ya sea para producir nuevos materiales y dispositivos o para mejorar las propiedades físicas de un material en cuestión.

BIBLIOGRAFIA

http://www.euroresidentes.com/http://www.madrimasd.org/http://www.tecnologianano.com/