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Materiales nanoestructurados en la construcción

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Alejandra Sahagun Garcia

on 30 November 2013

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Transcript of Materiales nanoestructurados en la construcción

Materiales nanoestructurados en la construcción
Aplicaciones
Estructurales (cerámicas y materiales nanoestructurados, nanotubos, recubrimientos con nanopartículas, etc.)
Procesamiento de la información (materiales magnéticos)
Nanobiotecnología
Sensores
Procesos catáliticos y electroquímicos
Aplicaciones en el sector de la construcción
Ventajas
Permitirá una reducción del uso de los recursos naturales, dado que la cantidad de material que se empleará en estos procesos de producción (donde se ahorren materias primas y recursos energéticos) será mínima
Contribuirá a reducir la generación de residuos (Arenas-Cabello, 2007)
Abre nuevas posibilidades de diseño y construcción.
Se puede desarrollar en un marco que proteja al ser humano y al ambiente.
Desventajas
No existen suficientes datos para juzgar la toxicidad de los nanomateriales y muy probablemente no todos van a ser biológicamente inertes (Arenas-Cabello, 2007)
Los efectos de las nanopartículas en humanos y en el ambiente son ampliamente desconocidas (Leona, 2011).
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Arquitectura/Facultad de Estudios Superiores Aragón
Coordinación de Investigación y Estudios de Posgrado
Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura
Edificios Inteligentes

Septiembre 2013
Nanociencia y Nanotecnología
escala milimétrica (0.001 m)
escala micrométrica (0.000001 m)
escala nanométrica (0.000000001 m)
Muestra claras diferencias de los materiales en cuanto a sus nuevas propiedades físicas que pueden presentar en comparación con sus propiedades en volumen (Oliva-Arias, 2005)
Bibliografía
Almanza, M. M. (s/f) Sistemas nanoestructurados: los nuevos materiales del futuro. Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (en línea) http://www.inin.gob.mx/publicaciones/documentospdf/40%20SISTEMAS%20NANOESTRUCTURADOS.pdf (septiembre, 2013)
Arenas-Cabello, F. J. (2007) Nanotecnología para una construcción sostenible. Internet Electron. J. Nanocs. Moletrón 5/2:1101-1111
Castellanos-Román, M. (2003) Nanotecnología: La última revolución industrial. Educación Química. Vol. 14, nº4
Drexler KE, Peterson C (1991) Unbounding the Future: The Nanotechnology Revolution. Quill Books, New York.
Leone MF (2011) Nanotechnology for Architecture. Innovation and Eco-Efficiency of Nanostructured Cement-Based Materials. J Architec Eng Technol 1:101. doi:10.4172/2168-9717.1000102
Oliva-Arias, A. I. (2005) Nuevas propiedades físicas de materiales nanoestructurados. Ingeniería 9/3: 39-46
Tamiguchi, N. (1974) On the Basic Concept of ‘Nano-Technology’. Proceedings of International Conference on Product Engineering, Part II, Japan Society of Precision Engineering.
nannos - muy pequeño
nanus - enano
En dimensiones cercanas a las distancias interatómicas, se presenta la necesidad de atender conceptos de uniones químicas, fuerzas de interacción y fuerzas de enlace, que implica trabajar con sistemas más complejos..
De la mecánica clásica a la mecánica cuántica
Tienen propiedades muy distintas a las que presentan los mismos materiales si estuvieran a escalas mayores, medibles con micrómetros (Almanza, s/f)
Conglomerados de nanopartículas.
Sus propiedades vienen determinadas por las propiedades intrínsecas de las nanopartículas y por la interacción entre ellas (Arenas-Cabellos, 2007).
Materiales nanoestructurados
Tamaño de una nanopartícula- entre 1 y 100 nm (Castellanos-Román, 2003)
El estudio, diseño, creación y aplicación de materiales a nanoescala a través del control de la materia, reordenando los átomos y la estructura molecular (Arenas-Cabello, 2007).
El control exhaustivo y de bajo costo de la estructura de la materia basado en el control molécula por molécula de productos y subproductos (Drexler & Peterson, 1991).
Nanotecnología
(Arenas-Cabello, 2007)
Materiales nanoestructurados y nanocompuestos
Nanoingenieria
Potencial en la arquitectura
Afecta aspectos funcionales, estéticos y de ecoeficiencia.
Puede transformar la lógicas de construcción en relación a los elementos ´técnicos y de diseño.
Modicará la forma de concebir la relación entre la materia y su posible transformación.
Es posible desarrollar nuevos materiales que respondan a funciones específicas, se pueden crear productos con propiedades únicas derivadas de la estructura molecular, o se pueden mejor la calidad y propiedades de los materiales existentes (Leone, 2011).
Materiales tradicionales modificados en su estructura química y física a escala nanométrica.
Nanocompuestos
Nanomateriales aplicados en masa o superficie a materiales convencionales
En muchos materiales de construcción. la observación de las propiedades físico-químicas a una escala nanométrica permite evaluar las propiedades con un alto grado de precisión que hace posible la corrección y optimización de las nanoestructuras del material sin la necesidad de añadir nanomateriales
En el concreto de alto rendimiento, por ejemplo, la modificación del diseño de la mezcla-(dependiendo del tipo y tamaño de los agregados, el tipo de aditivos y la relación agua / cemento) puede aumentar la resistencia mecánica y durabilidad.
Aplicaciones mas prometedoras actualmente
Recubrimientos nanoestructurados
Pintura y tratamientos de superficies
Anti-manchas
Anti-contaminación
Resistente a agentes agresivos
Fotoreacción
Aislamiento
Transparencia
Anti-UV
Estructuración a escala nanométrica de materiales convencionales
Metales(mayor dureza, alta resistencia y propiedades eléctricas especiales)
Cerámica (mayor resistencia)
Concreto (características similares a las del acero -capacidad de carga)
Polímeros (mayor resistencia mecánica, resistencia mejorada al calor y químicos, conductividad eléctrica, resistencia a la intemperie y mayor vida útil)
Adición de nanomateriales
Nanoingeniería
(Leona, 2011)
Materiales con propiedades nuevas
Cerámicas transparentes
Materiales inteligentes - propiedades especiales en su relación con el entorno y autorregulación
Posibilidades
Envolventes transparentes extremadamente delgadas, ultra-aislantes y autoreguladoras
Estructuras delgadas y ligeras con resistencia cien veces mayor a la del acero
Edificios que autoreparen sus elementos técnicos o que envíen reportes del funcionamiento de varias partes y componentes
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