8.- NUEVAS TÉCNICAS E INNOVACIÓN
8.- NUEVAS TÉCNICAS E INNOVACIÓN
La I+D+i en la nanotecnología. Aplicaciones en los
materiales de construcción
La nanotecnología es una ciencia relativamente nueva,
que consiste en el estudio, análisis, estructuración, formación, diseño y
operación de materiales a escalas moleculares, a los cuales llamamos nanomateriales.
La nanotecnología tiene múltiples aplicaciones en otras
ciencias y tecnologías, reúne distintas áreas científicas y se ve favorecida
por los enfoques interdisciplinarios. Se pronostica que generará innovaciones
que den respuesta a muchos de los problemas que enfrenta la sociedad en la
actualidad.
Tipos de nanomateriales
La Agencia del Medioambiente de los EE.UU. ha clasificado
los nanomateriales en cuatro tipos de acuerdo con su componente principal:
-
Los basados en carbono con forma
elipsoidal o esférica se conocen como fullerenos, mientras que los
cilíndricos reciben el nombre de nanotubos.
-
Los basados en metales incluyen los
puntos cuánticos, nanopartículas de oro y plata y óxidos metálicos
como el dióxido de titanio.
-
Los dendrímetros son polímeros
de tamaño nanométrico construidos a partir de unidades ramificadas, superficie
con numerosos extremos de cadena y cavidades interiores en las que se pueden
introducir otras moléculas como fármacos.
-
Los compuestos combinan las
nanopartículas con otras nanopartículas o con materiales de mayor tamaño. Las
nanopartículas, como la arcilla a nanoescala, ya forma parte de piezas de
automóviles y de materiales de empaquetado, para mejorar sus propiedades
mecánicas, térmicas y protectoras.
Los beneficios ofrecidos de las nanotecnologías es quizás la
investigación más activa casi en todas las ciencias e industrias. Con la
aplicación de la nanotecnología es posible disponer de materiales de
construcción que hagan una industria de la construcción más eficiente y
sostenible, con un abaratamiento de costes y una menor agresividad
medioambiental. La nanotecnología y los nanomateriales ofrecen nuevas
oportunidades interesantes de poder disponer de materiales de construcción de mayores
resistencias mecánicas, de una mayor durabilidad, mucho más ligeros, de mayor
poder aislante, más impermeables y de una mayor resistencia al fuego.
La nanotecnología puede hacer posible también la fabricación
de materiales “inteligentes” que indican su estado tensional o de fisuración
en tiempo real. Esta propiedad contribuye a incrementar los niveles de
seguridad durante la construcción y durante la vida útil de los edificios y de
las obras de infraestructura.
Otras dos propiedades importantes que pueden tener los
nuevos materiales son la autoreparación (self healing) y las propiedades
derivadas del efecto fotocatalítico, la autolimpieza (self cleaning) y
la neutralización de partículas contaminantes en la atmósfera como los óxidos
de nitrógeno NOx SOx,CO,COVx entre otros.
Los ejemplos más destacados en aplicaciones para la
construcción son:
-
Aceros: Mejoras de las propiedades de los
aceros, en particular tratamientos radioactivos del hierro con base en
neutrones. Nuevas aleaciones que cuentan con un componente que sueldan
perfectamente las microfisuras que se producen debidas a los esfuerzos.
-
Hormigón: Incrementando su durabilidad,
disminuyendo la proporción y difusión del cloro (corrosión de las
armaduras). Aplicando nanopartículas de dióxido de silicio SiO2
(para aumentar la vida útil del hormigón, al alterar la densidad de alguno de
sus componentes) y de dióxido de titanio TiO2 (para
descomponer compuestos orgánicos y bacterias, además de añadir propiedades hidrófobas
a su superficie), así como mediante el empleo de nanotubos y nanofibras de
carbono (CNT/CNF), que confieren mayor resistencia a la compresión y a la
tracción (en el rango de GPa), con propiedades electrónicas y químicas únicas.
Los CNT/CNF, por lo tanto,
parecen estar entre los nanomateriales más prometedores para mejorar las
propiedades mecánicas de los materiales basados en cemento y su resistencia a
la propagación de grietas mientras que proporcionan propiedades tan novedosas
como el blindaje del campo electromagnético y la autodetección.
Los nanotubos de carbono (CNTS) están constituidos por redes
hexagonales de carbono curvadas y cerradas, que forman tubos de carbono de
tamaño nanométrico. Se puede diferenciar entre nanotubos monocapa (un solo
tubo) y multicapa (varios tubos, uno dentro de otro).Estas estructuras se caracterizan por ser ligeras y porosas, con alta resistencia mecánica. Los CNT de monocapa (SWCNT), los CNT multicapa (MWCNT) y los CNF son materiales altamente estructurados basados en anillos de grafeno con relaciones de aspecto muy grandes (de 1000 o más) y áreas de superficie muy elevadas.