Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Nanomateriales

No description
by

Pablo López-Garro

on 23 September 2012

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Nanomateriales

Nanociencia y nanotecnología Estudio de los fenómenos y la manipulación de materiales a escala nanométrica Diseño, caracterización y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas complejos a escala nanométrica Escala nanométrica Nanopartículas Partículas que están dentro de la escala nanométrica, la cual abarca el rango entre 1 y 100 nanómetros (nm) Nano = milmillonésima parte de algo.
En escala métrica, 1 nm = 10-9 m Átomo ADN Proteína Virus Célula Pelo humano 1/3 nm 2,5 nm 10 nm 100 nm 1000-10000 nm 80000 nm Natural Artificial Clasificación Nanopartículas naturales Origen biológico Antropogénico Virus, bacterias Mineral/medioambiental En el polvo de la arena del desierto
Derivados de la actividad volcánica o de los fuegos forestales Son las que se producen en procesos industriales La "United States Environmental Protection Agency" las clasifica en: 1. Nanoparticulas basadas en carbono 2. Nanoparticulas basadas en metales
3. Dendrímeros 4. Compuestos. Nanoestructuras Son estructuras formadas a partir de la unión de nanopartículas ¿Cómo se fabrican? Top-down (descendentes) Bottom-up (ascendentes) Se trata la materia física tal y como está en la naturaleza, según sus estructuras propias de unión, y se reduce al tamaño de los objetos de uso Técnicas - Nanolitografías
- Métodos basados en las microscopias
de proximidad
- Nanomanipulación de moléculas Construye de lo más pequeño (átomos y moléculas) a lo más grande (producto final) Técnicas - Autoensamblaje
- Ensamblaje posicional
- Síntesis Dimensiones (D) Debido a su tamaño y morfología: 0D, 1D, 2D y 3D 0D: Punto cuántico.
Nanopartícula 1D: Nanotubo de
carbono 2D: recubrimientos de capas delgadas 3D: se consideran materiales nanoestructurados 3D a aquellos en los que se utilizan nanoestructuras 0D, 1D o 2D. Principales nanoestructuras Se realizan en su mayoría con carbono debido a que le permite la construcción de una amplia variedad de formas alotrópicas. Alotropías: Son los diferentes estados que presenta un determinado elemento químico. En el caso del carbono, sus alotropías son el diamante, grafito y carbón amorfo. 1985 Nuevas formas alotrópicas: fullerenos, que a su vez dieron lugar a los nanotubos de carbono. Y más recientemente el grafeno. Fullereno Son jaulas esféricas cerradas constituidas exclusivamente por un número de 60 átomos de carbono con elevada simetría Altas propiedades químicas, electroquímicas y fotofísicas. Nanotubos de carbono (NTC) Son estructuras tubulares o cilindros de hojas de grafito Se diferencian por:
- Nanotubos de carbono de pared simple (SWNTC). (A)
- Por más de dos hojas, NTC de multipared. (MWCNT). (B) A B Los SWCNT y los MWCNT presentan altas propiedades electrónicas, mecánicas y químicas Grafeno Formadas por láminas bidimensionales de átomos de carbono Alta conductividad térmica y eléctrica, alta elasticidad, dureza y gran resistencia (200 veces mayor que el acero).
Alta movilidad de portadores de corriente, bajo nivel de ruido. Recorrido histórico Vaso de Licurgo Antigua Roma Recubierto con nanopartículas de oro, las cuales tenían la propiedad de emitir iridiscencias por el cambio de ángulo de la luz que reflejaban Rosetón de Notre Dame El vidrio de color amarillo y de color rojo en el rosetón de Notre Dame está compuesto por partículas de tamaño nanométrico de oro y plata 1959 Richard Feynman (1918-1988) Premio Nobel (1965) Conferencia: “There’s Plenty of Room at the Bottom” (“Hay mucho sitio en el fondo”) Afirmó que la manipulación atómica no violaba ninguna ley física y que el hecho de no poder llevarse a cabo era debido a que los hombres no tenían las herramientas adecuadas y habría que esperar a que dicho instrumental fuese desarrollado. Finales del 70 Eric Drexler empezó el proceso de desarrollo de lo que más tarde denominaríamos “manufactura molecular” Dos investigadores del International Business Machines (IBM), dieron a conocer el microscopio de efecto túnel (STM, Scanning Tunneling Microscope), 1981 Por primera vez permitió no solamente de ver con resolución atómica, sino de manipular realmente los átomos 1989 Un equipo de físicos de la empresa IBM consiguieron deletrear la sigla “IBM” usando 35 átomos individuales de xenón Aplicaciones de los nanomateriales Zyvex 1997. Primera firma comercial dedicada específicamente a la nanotecnología Algunos productos comercializados con contenidos nanotecnológicos: Calzado térmico (Aspen Aerogels)
Palos de golf más resistentes y flexibles (Maruman & Co.)
Colchones que repelen el sudor y polvo (Simmons Bed-ding Co.)
Cosméticos personalizados según edad, raza, sexo, tipo de piel y actividad física (Bionova)
Vestidos que evitan infecciones para heridos y quemados (Westaim Corporation)
Sprays utilizados en la industria de la construcción para repeler agua y suciedad (BASF)
Otros productos hechos a partir de nanopartículas manufacturadas pueden ser algunas raquetas de tenis, los coches de Fórmula 1, calcetines con “bactericidas” Campos generales de aplicación de la nanotecnología Nanomedicina Desarrollo para el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades 3 áreas Nanodiagnóstico Liberación controlada de fármacos (o nanoterapia) Medicina regenerativa Industria alimentaria Conservar y proteger los alimentos, manteniendo su calidad, seguridad y alargar su vida útil Envasado
Propiedades de barrera de los envases
Envases activos
Biocidas de superficie Se trata: Industria agrícola Mejorar la eficiencia y la productividad en la agricultura Crecimiento de la planta
Protección de la planta
Detección de pesticidas
Detección de patógenos de plantas Se trata: Nanotecnología aplicada al Medio ambiente Agua Aire Suelo Mejorar de la calidad del agua a través del uso de la nanotecnología Métodos de purificación del agua Nanoabsorbentes
Nanocatalizadores y nanoparticulas redox activos
Membranas nanoestructuradas y reactivas Nanopartículas como sensores para la detección de diversos analitos, por ejemplo, gases, glucosa, enzimas, etc. Sensores basados en: Nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) con nanopartículas de Paladio (Pd) Nanoestructura de nanopartículas de dióxido de estaño (SnO2) inspirado en los corales Eliminación de contaminantes mediante: Técnicas de baja temperatura de desorción térmica (LTTD) basados en nanopartículas de hierro para acelerar el proceso Nanotecnología en la Construcción APLICACIÓN DE LOS NANOMATERIALES EN CONSTRUCCIÓN Y EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL Y SUS POTENCIALES EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA. ESTUDIO DEL ARTE Pablo López Garro Trabajo Fin de Máster Gestión y Seguridad Integral en Edificación Universidad de Granada Algunas aplicaciones generales que encontramos son: Compuestos estructurales más ligeros y resistentes
Revestimientos con bajo mantenimiento
Mejora en los materiales y técnicas de unión de tuberías
Mejora en las propiedades de los cementos
Reducción en la transferencia térmica del retardante de fuego y el aislante
Aumento de la absorción de los absorbentes acústicos
Aumento de la reflexión del vidrio Principales materiales de construcción que han aportado interesantes características en su funcionalidad debido a la aplicación de nanopartículas Hormigón Mejorar su rendimiento
Aumentar la resistencia a compresión
Mejora de la resistencia a la segregación
Evitar la aparición de grietas en las estructuras Compuestos estructurales de acero Mayor capacidad de resistencia a la corrosión, al desgaste y a la soldadura
Ultra-alta resistencia, ductilidad y tenacidad
Buena conformabilidad y buen acabado superficial Pinturas solares Pinturas “autolimpiables” Simulan la fotosíntesis gracias a las células sensibilizadas de colorante, nanocristales y TiO2

Generan energía a través de la captación de la luz solar Su tecnología fotocatalítica aporta, junto con los nanomateriales, las propiedades de: Descomponer y eliminar gases nocivos del aire
Evita la intrusión de la suciedad y del aceite
Alta resistencia al envejecimiento
Descarga de la humedad
Impedir el paso del agua Cristal líquido en ventanas La tecnología fotocatalítica junto con los nanomateriales otorgan las propiedades de: Reducir y descomponer la radiación ultravioleta
Alta resistencia térmica y tenacidad
Resistencia a la rotura, al resplandor y al ruido
Evita el paso excesivo de radiación térmica en verano y la pérdida de calor en invierno Mobiliario Los nanomateriales pueden dotar al mobiliario de: Autolimpieza
Reducción de la absorción de partículas y agua, Resistencia a la suciedad
Facilidad de limpieza
Incremento de su vida útil Madera estructural La celulosa nanofibrilar ofrece la oportunidad de hacer materiales: Más ligeros, más fuertes con una mayor durabilidad
Vidas útiles más largas en ambientes severos de humedad
Mejor resistencia al fuego
Capacidad de excluir el agua o la lluvia, permitiendo que respire controlando la humedad
Auto-reparación mediante los nanocompuestos Nanosensores Proporcionan información sobre el rendimiento del producto y ayudan al control del estado de la construcción a nivel medioambiental, material y de rendimiento estructural No son nanomateriales, sino una aplicación Impacto de los nanomateriales sobre la salud La Nanotecnología trae consigo gran cantidad de problemas y riesgos que deben ser prevenidos y considerados lo antes posible Principales preocupaciones Toxicidad de las nanopartículas Riesgo de contaminación Efectos biológicos y químicos el ser humano en un futuro muy cercano Escapes de nanopartículas al medio ambiente, que representen un peligro para los organismos o los ecosistemas Exposición y distribución medioambiental Vías de entrada en el organismo Distribución atmosférica
Distribución por el agua
Distribución terrestre Vía respiratoria
Vía dérmica
Vía oral
Otras vías Citotoxicidad Madre-feto
Órganos diana Pulmón
Sistema cardiovascular
Hígado
Riñones
Problemas en el desarrollo de tejidos Traslocación Propiedad de algunas nanopartículas de atravesar barreras biológicas (ej.: placentaria), pero manteniendo su integridad como partícula, sin que se produzca disolución Similitudes con el amianto Algunas nanopartículas, como los nanotubos de carbono, provocan el mismo tipo de daños que el amianto Semejanzas entre el amianto (A) y los nanotubos (B) A B Existe un gran desconocimiento referente a la toxicidad y los posibles efectos de las nanopartículas Evaluación del riesgo de las nanopartículas Grupos de riesgo 1º. Sintetizadores de las nanopartículas y nanoestructuras. Trabajadores en los laboratorios que las fabrican
2º. Lugares donde se trabaja con la incorporación de nanopartículas. Producción de productos de consumo
3º. La población de consumidores Identificación del peligro Evaluación de la exposición Resulta difícil debido a que los mecanismos de toxicidad inducidos por la exposición a las partículas son muy complejos Se debe determinar: cómo es el lugar (laboral, medioambiental, de consumo), la vía de riesgo (inhalación, ingestión, dérmica), el alcance del riesgo (grado, duración y frecuencia) y la población que se encuentra expuesta Seguridad en el lugar de trabajo Recopilación de información Evaluación del riesgo Ordenanza alemana sobre sustancias peligrosas para proteger la salud de los trabajadores (Hazardous Substances Ordinance, 2004) Determinación de las medidas de protección Opciones de sustitución
Medidas técnicas de protección
Medidas organizativas de protección
Medidas de protección individual Revisión de la eficacia de las medidas Documentación Es un requisito obligatorio de conformidad con la ordenanza sobre sustancias peligrosas. Especialmente en relación con los nanomateriales Marco legislativo Actualmente existe una escasa normativa específica sobre nanomateriales Normativa general La legislación actual cubre en gran medida los riesgos de los nanomateriales y reúne las condiciones para abordarlos No obstante, deben introducirse modificaciones a medida que se vaya disponiendo de información nueva Normativa relacionada con la prevención de riesgos laborales La Directiva marco 89/391/CEE impone a los empresarios una serie de obligaciones a fin de que adopten las medidas necesarias para la seguridad y la protección de la salud de los trabajadores Normativa aplicable en España La actual normativa española es aplicable en el campo de la nanotecnología en los diferentes sectores de la seguridad e higiene del trabajo Existen normas específicas: El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) ha elaborado Notas Ténicas de Prevención referentes a:
“la Evaluación del riesgo por exposición a nanopartículas mediante el uso de metodologías simplificadas” (NTP - 877)
“Riesgos asociados a la nanotecnología” (NTP - 797) Muchas gracias por su atención Tutoras:

Dra. Dña. María Dolores Martínez Aires

Dra. Dña. María del Mar Muñío Martínez Dpt. Construcciones Arquitectónicas Dpt. Ingeniería Química Índice Nanoestructuras Nanotecnología y Nanociencia Aplicaciones de los nanomateriales Impacto de los nanomateriales sobre la salud Marco legislativo Nanopartículas
Full transcript