El proyecto de tres años de duración ROD-SOL («Celdas fotovoltaicas delgadas basadas en nanobarras completamente inorgánicas montadas sobre vidrio») tiene un presupuesto de 4 millones de euros, de los cuales 2,9 proceden del tema «Nanociencias, nanotecnologías, materiales y nuevas tecnologías de producción» (NMP) del Séptimo Programa Marco (7PM).
El objetivo del proyecto es el desarrollo de nuevos nanomateriales más efectivos para su empleo en celdas fotovoltaicas. En un momento en el que los precios de la energía aumentan, existe una carrera por desarrollar formas nuevas y más baratas de sacar partido a las fuentes de energía renovable. «La fotovoltaica es una base importante para conseguirlo, puesto que podemos disponer de la energía solar de forma casi ilimitada», comentó, la coordinadora del proyecto, la Dra. Silke Christensen del IPHT (Instituto de Tecnología Fotónica, Alemania).
La eficacia de las celdas fotovoltaicas empleadas hoy en día se encuentra alrededor del 18 %. No obstante, la fabricación de estas celdas precisa de grandes cantidades de materias primas y el proceso consume una cantidad enorme de energía. Se prevé que en el futuro los modelos de celdas fotovoltaicas en forma de finas películas serán los que dominen el mercado, puesto que sus costes de producción son mucho más baratos. El problema de este tipo de células radica en que su eficacia es bastante baja, apenas un 10 %.
El proyecto ROD-SOL pretende aumentar su eficacia mediante el desarrollo y mejora de la síntesis de las nanobarras de silicio colocadas sobre sustratos más baratos como láminas de metal o vidrio. Las nanobarras de silicio son pequeñas columnas de este elemento cuyo diámetro se mide en nanómetros (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro).
De acuerdo con los socios del proyecto, estas diminutas estructuras son perfectas para atrapar la energía solar y transformarla en electricidad. Un gran reto para los investigadores consistirá en determinar el diámetro más adecuado de estas nanobarras, puesto que el diámetro influye en la eficacia de las estructuras. Las empresas que participan en ROD-SOL serán las que evaluarán y pondrán en el mercado los nuevos materiales y procesos creados en el proyecto.
ROD-SOL cuenta con siete socios científicos con sede en Austria, Finlandia, Alemania, Hungría, Suiza y Estados Unidos y cuatro socios industriales de Alemania, Eslovenia y Finlandia.
«No cabe duda de la urgencia de encontrar nuevas formas para la generación de energía. Es un gran orgullo para Picosun ser uno de los cuatro socios industriales de este proyecto de tanta importancia», declaró Juhana Kostamo, director ejecutivo de la empresa finesa Picosun. «Estas películas serán la clave del éxito de este proyecto. Picosun se centra de forma exclusiva en la deposición atómica de capas (ALD), la cual es un proceso básico para las finas películas avanzadas.»
El blog de nanotecnología y materiales avanzados de la Universidad de las Américas Puebla
martes, 7 de abril de 2009
El mejillón como fábrica de nuevos materiales
El mejillón como fábrica de nuevos materiales
El mejillón comienza a despuntar como referencia a la hora de fabricar nuevos biomateriales con propiedades mecánico-elásticas comparables a las de los mejores materiales plásticos.
UCM
Madrid
19.02.2008 10:07
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Es ampliamente conocido que las fibras de seda producidas por las arañas para confeccionar sus telas poseen unas propiedades extraordinarias. Incluso es también bastante conocido cómo hay un gran esfuerzo, investigador y de desarrollo, para conseguir la producción industrial de las proteínas que constituyen tan apreciado material. Este esfuerzo es soportado casi en su totalidad por grandes multinacionales, dado el rendimiento económico que resultaría de los potenciales resultados. Ahora se han descubierto nuevas aplicaciones en mecánica del bivalvo Mytilus galloprovincialis, más conocido como el mejillón.
Recientemente se publicó en la revista Nature Materials un trabajo centrado en el estudio de las propiedades de los pedúnculos de dos especies diferentes de mejillones, Mytilus galloprovincialis y Perna canaliculus. Este pie o pedúnculo es una secreción proteica en forma de fibra que, una vez alcanzada la vida adulta, permite que estos moluscos se fijen a los fondos marinos y desarrollen su importante labor filtradora.
Mytilus galloprovincialis es precisamente la especie mejillón que está presente en las costas gallegas, aunque esta presencia ha sido objeto de controversia a lo largo de muchos años pues inicialmente fue clasificado como mejillón atlántico o Mytilus edulis. Sin embargo, ya desde los años 70 se sabe con certeza que los mejillones de Galicia, y los del resto de la Península Ibérica, pertenecen a esta especie mediterránea. Este molusco tan popular en España forma racimos y coloniza grandes superficies de roca en zonas de marea de escasa profundidad, donde tiene que ser capaz de resistir los embates de las olas. El M. galloprovincialis vive sobre sustratos de todo tipo, tanto naturales como artificiales, de ahí que se pueda cultivar en las habituales mejilloneras de las Rías Gallegas.
Perna canaliculus es mucho menos conocido en España, pues abunda en las costas de Nueva Zelanda, nuestras antípodas, donde ocupa zonas tranquilas de agua profunda en las que no se ve sometido al continuo batir de olas y mareas.
Ambos bivalvos desarrollan un pedúnculo través del cual se unen al sustrato sobre el que viven. Este pedúnculo, de unos 2 cm de longitud, está formado por cientos de hebras de colágeno recubiertas por una cutícula protectora. Hace ya tiempo que se conocen las propiedades adhesivas únicas de estos pedúnculos, comparables a las de los gecos, animales capaces de caminar por el techo de una habitación. Sin embargo, en esta ocasión los investigadores se han centrado en el estudio de sus propiedades mecánicas, debidas principalmente a la especial composición y estructura de la cutícula. Esta cutícula protege al pedúnculo de la abrasión, del ataque de depredadores y de infecciones producidas por parte de distintos microorganismos, y es la que le confiere sus propiedades tan particulares. Se trata de una fina nanoestructura, de entre 2 y 4 micras de espesor, compuesta por proteínas con una composición un tanto peculiar pues contienen secuencias repetitivas de aminoácidos poco frecuentes en este tipo de polímeros, como la hidroxiprolina o la dihidroxifenilalanina. En su conjunto, estas proteínas se conocen como mfp-1 por las iniciales de su denominación en ingles (mussel foot proteins).
Hebras resistentes a la abrasión pero a la vez con una gran capacidad de extensión y resistencia serían de gran utilidad en infinidad de aplicaciones que van desde la simple confección de tejidos especialmente ligeros y resistentes hasta su utilización en las más sofisticadas obras de ingeniería. Desafortunadamente, un revestimiento duro y resistente implica también una gran fragilidad. De hecho, no se han logrado revestimientos sintéticos de este tipo cuya capacidad de deformación supere el 10% de su longitud inicial. En este caso, la Naturaleza acude en nuestra ayuda, y lo hace en forma de mejillón, ya que la cutícula del pie de M. galloprovincialis admite deformaciones de hasta el 70%. Es decir, se podrían sintetizar fibras de un metro capaces de deformarse hasta alcanzar los 170 cm sin que se produjese ningún tipo de fractura.
En el caso de Perna canaliculus, que no tiene que resistir el embate de las olas, esta capacidad de deformación es sólo del 30%. La razón que explica esta diferencia se encuentra al estudiar la microestructura de ambas cutículas. En la de M. galloprovincialis las proteínas mfp-1 forman unos gránulos que, cuando se observan con la ayuda del microscopio electrónico o del de fuerza atómica, aparecen embebidos en una matriz, formando una estructura bifásica tipo salami, cuya apariencia recuerda a los materiales plásticos más resistentes como, por ejemplo, el poliestireno de alto impacto. La matriz de la cutícula de Perna canaliculus es, sin embargo, homogénea y, por ello, menos fácilmente deformable.
Y es esta propiedad, esta diferente nanoestructura, la que permite que la cutícula de M. galloprovincialis, a pesar de ser un revestimiento duro y resistente y, por tanto, previsiblemente frágil, sea a la vez capaz de aguantar grandes tensiones y, lo que es más inesperado, muestre una capacidad de extensión difícilmente igualable por cualquier material sintético conocido.
Fuente: UCM
El mejillón comienza a despuntar como referencia a la hora de fabricar nuevos biomateriales con propiedades mecánico-elásticas comparables a las de los mejores materiales plásticos.
UCM
Madrid
19.02.2008 10:07
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Es ampliamente conocido que las fibras de seda producidas por las arañas para confeccionar sus telas poseen unas propiedades extraordinarias. Incluso es también bastante conocido cómo hay un gran esfuerzo, investigador y de desarrollo, para conseguir la producción industrial de las proteínas que constituyen tan apreciado material. Este esfuerzo es soportado casi en su totalidad por grandes multinacionales, dado el rendimiento económico que resultaría de los potenciales resultados. Ahora se han descubierto nuevas aplicaciones en mecánica del bivalvo Mytilus galloprovincialis, más conocido como el mejillón.
Recientemente se publicó en la revista Nature Materials un trabajo centrado en el estudio de las propiedades de los pedúnculos de dos especies diferentes de mejillones, Mytilus galloprovincialis y Perna canaliculus. Este pie o pedúnculo es una secreción proteica en forma de fibra que, una vez alcanzada la vida adulta, permite que estos moluscos se fijen a los fondos marinos y desarrollen su importante labor filtradora.
Mytilus galloprovincialis es precisamente la especie mejillón que está presente en las costas gallegas, aunque esta presencia ha sido objeto de controversia a lo largo de muchos años pues inicialmente fue clasificado como mejillón atlántico o Mytilus edulis. Sin embargo, ya desde los años 70 se sabe con certeza que los mejillones de Galicia, y los del resto de la Península Ibérica, pertenecen a esta especie mediterránea. Este molusco tan popular en España forma racimos y coloniza grandes superficies de roca en zonas de marea de escasa profundidad, donde tiene que ser capaz de resistir los embates de las olas. El M. galloprovincialis vive sobre sustratos de todo tipo, tanto naturales como artificiales, de ahí que se pueda cultivar en las habituales mejilloneras de las Rías Gallegas.
Perna canaliculus es mucho menos conocido en España, pues abunda en las costas de Nueva Zelanda, nuestras antípodas, donde ocupa zonas tranquilas de agua profunda en las que no se ve sometido al continuo batir de olas y mareas.
Ambos bivalvos desarrollan un pedúnculo través del cual se unen al sustrato sobre el que viven. Este pedúnculo, de unos 2 cm de longitud, está formado por cientos de hebras de colágeno recubiertas por una cutícula protectora. Hace ya tiempo que se conocen las propiedades adhesivas únicas de estos pedúnculos, comparables a las de los gecos, animales capaces de caminar por el techo de una habitación. Sin embargo, en esta ocasión los investigadores se han centrado en el estudio de sus propiedades mecánicas, debidas principalmente a la especial composición y estructura de la cutícula. Esta cutícula protege al pedúnculo de la abrasión, del ataque de depredadores y de infecciones producidas por parte de distintos microorganismos, y es la que le confiere sus propiedades tan particulares. Se trata de una fina nanoestructura, de entre 2 y 4 micras de espesor, compuesta por proteínas con una composición un tanto peculiar pues contienen secuencias repetitivas de aminoácidos poco frecuentes en este tipo de polímeros, como la hidroxiprolina o la dihidroxifenilalanina. En su conjunto, estas proteínas se conocen como mfp-1 por las iniciales de su denominación en ingles (mussel foot proteins).
Hebras resistentes a la abrasión pero a la vez con una gran capacidad de extensión y resistencia serían de gran utilidad en infinidad de aplicaciones que van desde la simple confección de tejidos especialmente ligeros y resistentes hasta su utilización en las más sofisticadas obras de ingeniería. Desafortunadamente, un revestimiento duro y resistente implica también una gran fragilidad. De hecho, no se han logrado revestimientos sintéticos de este tipo cuya capacidad de deformación supere el 10% de su longitud inicial. En este caso, la Naturaleza acude en nuestra ayuda, y lo hace en forma de mejillón, ya que la cutícula del pie de M. galloprovincialis admite deformaciones de hasta el 70%. Es decir, se podrían sintetizar fibras de un metro capaces de deformarse hasta alcanzar los 170 cm sin que se produjese ningún tipo de fractura.
En el caso de Perna canaliculus, que no tiene que resistir el embate de las olas, esta capacidad de deformación es sólo del 30%. La razón que explica esta diferencia se encuentra al estudiar la microestructura de ambas cutículas. En la de M. galloprovincialis las proteínas mfp-1 forman unos gránulos que, cuando se observan con la ayuda del microscopio electrónico o del de fuerza atómica, aparecen embebidos en una matriz, formando una estructura bifásica tipo salami, cuya apariencia recuerda a los materiales plásticos más resistentes como, por ejemplo, el poliestireno de alto impacto. La matriz de la cutícula de Perna canaliculus es, sin embargo, homogénea y, por ello, menos fácilmente deformable.
Y es esta propiedad, esta diferente nanoestructura, la que permite que la cutícula de M. galloprovincialis, a pesar de ser un revestimiento duro y resistente y, por tanto, previsiblemente frágil, sea a la vez capaz de aguantar grandes tensiones y, lo que es más inesperado, muestre una capacidad de extensión difícilmente igualable por cualquier material sintético conocido.
Fuente: UCM
Biocompatible polymers keep the blood flowing
07 April 2009
Drug-laden polymer coats could make medical implants more biocompatible, according to scientists in Korea.
Dong Lyun Cho and colleagues at Chonnam National University in Gwangju have developed a method of coating stents in polymer and then attaching drug molecules to the surface. Stents are narrow mesh-like metal tubes that can be inserted into the diseased parts of arteries and then expanded to hold them open and keep the blood flowing. However, being foreign objects, stents can cause abnormal cell growth and artery narrowing (restenosis). The stents can be coated with polymers to avoid this. However, for a successful result, the polymer needs to be both biocompatible and strongly fixed to the metal surface, which Cho says is difficult to acheive.
Starting from a diamine monomer, Cho's team created a strongly adhesive polymer film on the stent's surface using a two-stage plasma polymerisation process. This method uses a high-energy plasma to generate the reactive species needed to get the polymerisation started, and is an excellent way of producing thin pinhole-free films, says Cho. They then used the amino groups on the polymer surface to form amide bonds with -lipoic acid, a drug known to inhibit abnormal cell growth.
The new polymer films have high mechanical stability, says Cho, and prevent platelet aggregation in vitro. In addition, when tested on a model cell system, the new stents result in lower restenosis rates. Cho says that the key to these benefits is the -lipoic acid, since stents coated with a different anticoagulant, heparin, were not as successful at reducing restenosis. Future work, he adds, will involve investigating the long-term clinical effect of their stents.
Ketul Popat from the department of mechanical engineering at Colorado State University, Colorado, US, says that biocompatible surfaces that can prevent inflammation are critical for successful implants. Techniques such as those developed by Cho's team, he suggests, 'will be beneficial in overcoming several of the challenges that current stent technology faces.'
David Barden
Source: http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2009/05/Biocompatible_polymers.asp
Drug-laden polymer coats could make medical implants more biocompatible, according to scientists in Korea.
Dong Lyun Cho and colleagues at Chonnam National University in Gwangju have developed a method of coating stents in polymer and then attaching drug molecules to the surface. Stents are narrow mesh-like metal tubes that can be inserted into the diseased parts of arteries and then expanded to hold them open and keep the blood flowing. However, being foreign objects, stents can cause abnormal cell growth and artery narrowing (restenosis). The stents can be coated with polymers to avoid this. However, for a successful result, the polymer needs to be both biocompatible and strongly fixed to the metal surface, which Cho says is difficult to acheive.
The implants hold diseased arteries open and deliver drugs
Starting from a diamine monomer, Cho's team created a strongly adhesive polymer film on the stent's surface using a two-stage plasma polymerisation process. This method uses a high-energy plasma to generate the reactive species needed to get the polymerisation started, and is an excellent way of producing thin pinhole-free films, says Cho. They then used the amino groups on the polymer surface to form amide bonds with -lipoic acid, a drug known to inhibit abnormal cell growth.
The new polymer films have high mechanical stability, says Cho, and prevent platelet aggregation in vitro. In addition, when tested on a model cell system, the new stents result in lower restenosis rates. Cho says that the key to these benefits is the -lipoic acid, since stents coated with a different anticoagulant, heparin, were not as successful at reducing restenosis. Future work, he adds, will involve investigating the long-term clinical effect of their stents.
Ketul Popat from the department of mechanical engineering at Colorado State University, Colorado, US, says that biocompatible surfaces that can prevent inflammation are critical for successful implants. Techniques such as those developed by Cho's team, he suggests, 'will be beneficial in overcoming several of the challenges that current stent technology faces.'
David Barden
Source: http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2009/05/Biocompatible_polymers.asp
lunes, 6 de abril de 2009
Desarrollan telarañas sintéticas para crear nuevos materiales
Un método simple para fabricar los hilos de telaraña de manera artificial ha sido codiciado por mucho tiempo, ya que el material es cinco veces más fuerte que el acero
Araña de jardín europea capturando una avispa.
Un grupo de investigadores alemanes ha creado un dispositivo que imita parcialmente el proceso mediante el cual las arañas producen su delgada pero al tiempo ultra fuerte seda. El aparato podría ayudar a producir una nueva generación de materiales resistentes y de peso ligero susceptibles de ser empleados en, por ejemplo, equipo médico.
Los detalles del invento han sido publicados en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS). Los investigadores aseguran que su trabajo arroja luz sobre cómo las arañas producen su singular material.
"Hemos podido observar los pasos iniciales de la formación de esta fibra, lo que nunca había sido posible antes", explica Sebastian Armense, miembro de la Universidad Técnica de Munich y uno de los autores de la investigación. "Ahora podemos entender mejor cómo las condiciones del proceso afectan la calidad de la seda", añade.
Los componentes naturales de la tela de araña son dos proteínas solubles en agua que son segregadas por estos animales. Las arañas enrollan las fibras de las proteínas ADF3 y ADF4 en un proceso irreversible, forzando a las soluciones a pasar por agujeros diminutos de su cuerpo que luego expulsa el hilo.
Para imitar este proceso, el equipo fabricó dos proteínas de seda de araña genéticamente tratadas utilizando una bacteria. Éstas fueron alimentadas en un dispositivo de tres canales de cristal. "La proteína es introducida en un canal mientras que por los otros dos se expulsan soluciones salinas", explica Rammensee. La sal hace que las proteínas se agrupen, obligándolas a salir por el estrecho canal mezcladas como una fibra. El equipo logró varios grados de fibra usando diferentes combinaciones de proteínas y sales.
Patente estadounidense
Sin embargo, de acuerdo con el profesor de la Universidad de Oxford Fritz Vollrath, quien desde el 2002 mantiene la patente estadounidense de un dispositivo muy similar al alemán, ninguna de las fibras obtenidas posee una particular calidad. "Éste es otro importante paso en la tarea de elaborar este material, un descubrimiento que añade piezas a un enorme puzzle que aún tiene muchas piezas perdidas".
A pesar de la dificultad de estudiar el proceso en especies vivas, la investigación ha establecido factores importantes en la producción de la seda, incluyendo el pH, la concentración de ciertos iones en los órganos del hilado y las ásperas dimensiones de las protuberancias de los conductos.
Los resultados de esta investigación son los más recientes de una serie de intentos para desvelar el secreto de la seda que producen estos animales, ya que a pesar de los muchos años de trabajo sobre el tema, los científicos no han podido producir cantidades artificiales útiles de las telarañas.
Araña de jardín europea capturando una avispa.
Un grupo de investigadores alemanes ha creado un dispositivo que imita parcialmente el proceso mediante el cual las arañas producen su delgada pero al tiempo ultra fuerte seda. El aparato podría ayudar a producir una nueva generación de materiales resistentes y de peso ligero susceptibles de ser empleados en, por ejemplo, equipo médico.
Los detalles del invento han sido publicados en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS). Los investigadores aseguran que su trabajo arroja luz sobre cómo las arañas producen su singular material.
"Hemos podido observar los pasos iniciales de la formación de esta fibra, lo que nunca había sido posible antes", explica Sebastian Armense, miembro de la Universidad Técnica de Munich y uno de los autores de la investigación. "Ahora podemos entender mejor cómo las condiciones del proceso afectan la calidad de la seda", añade.
Los componentes naturales de la tela de araña son dos proteínas solubles en agua que son segregadas por estos animales. Las arañas enrollan las fibras de las proteínas ADF3 y ADF4 en un proceso irreversible, forzando a las soluciones a pasar por agujeros diminutos de su cuerpo que luego expulsa el hilo.
Para imitar este proceso, el equipo fabricó dos proteínas de seda de araña genéticamente tratadas utilizando una bacteria. Éstas fueron alimentadas en un dispositivo de tres canales de cristal. "La proteína es introducida en un canal mientras que por los otros dos se expulsan soluciones salinas", explica Rammensee. La sal hace que las proteínas se agrupen, obligándolas a salir por el estrecho canal mezcladas como una fibra. El equipo logró varios grados de fibra usando diferentes combinaciones de proteínas y sales.
Patente estadounidense
Sin embargo, de acuerdo con el profesor de la Universidad de Oxford Fritz Vollrath, quien desde el 2002 mantiene la patente estadounidense de un dispositivo muy similar al alemán, ninguna de las fibras obtenidas posee una particular calidad. "Éste es otro importante paso en la tarea de elaborar este material, un descubrimiento que añade piezas a un enorme puzzle que aún tiene muchas piezas perdidas".
A pesar de la dificultad de estudiar el proceso en especies vivas, la investigación ha establecido factores importantes en la producción de la seda, incluyendo el pH, la concentración de ciertos iones en los órganos del hilado y las ásperas dimensiones de las protuberancias de los conductos.
Los resultados de esta investigación son los más recientes de una serie de intentos para desvelar el secreto de la seda que producen estos animales, ya que a pesar de los muchos años de trabajo sobre el tema, los científicos no han podido producir cantidades artificiales útiles de las telarañas.
Nuevos Materiales Capaces de Autorrepararse Imitando a la Piel Humana
La próxima generación de materiales que se autorreparan, una gama de productos inventada por investigadores de la Universidad de Illinois, emula a la piel humana en su capacidad de regenerarse una y otra vez. Los nuevos materiales cuentan en su estructura interna con redes microvasculares tridimensionales que emulan a los sistemas circulatorios biológicos.
"De la misma forma que un corte superficial activa el flujo de sangre para promover la curación, una grieta en estos nuevos materiales activará el flujo del agente cicatrizador para reparar el daño", explica Nancy Sottos, profesora de ciencia e ingeniería de los materiales e integrante del equipo de investigación.
En el método inicialmente desarrollado, los materiales con capacidad de autorregeneración consistieron en un agente reparador microencapsulado y un catalizador, distribuidos por una matriz compuesta. Cuando el material se agrieta, las microcápsulas se rompen y descargan el "agente curativo". Éste reacciona entonces con el catalizador interno para reparar el daño.
Para crear sus materiales autorreparadores, los investigadores comienzan construyendo un andamio mediante un proceso de deposición robótica. El proceso emplea una tinta polimérica concentrada, suministrada como un filamento continuo, para fabricar una estructura tridimensional, capa por capa.
Una vez que se ha construido el andamio, se recubre con una resina epoxídica. Después de curada, la resina es calentada y se extrae la tinta que se licua, dejando un sustrato con una red de microcanales interconectados.
En los pasos finales, los investigadores depositan un recubrimiento epoxídico quebradizo sobre el sustrato, y se llena la red con un agente reparador líquido.
En las pruebas, la capa y el sustrato fueron doblados hasta que se formó una fisura en el recubrimiento. La fisura se propaga a través de la capa hasta que encuentra uno de los "capilares" llenos de fluido en la interfaz entre el recubrimiento y el sustrato. El agente reparador se mueve desde el capilar hasta la fisura donde interactúa con las partículas del catalizador. Si la fisura se vuelve a abrir bajo una tensión adicional, se repite el ciclo de reparación automática.
"En última instancia, la capacidad de lograr posteriores episodios de autorreparación, depende de la disponibilidad del catalizador activo", explica la investigadora Kathleen S. Toohey. "Si bien podemos bombear más agente de autorreparación en la red, el "tejido de cicatriz" se va acumulando sobre el recubrimiento, e impide que el agente de autorreparación alcance al catalizador".
En el sistema actual, el proceso de autorreparación se detiene después de siete ciclos. Esta limitación podría superarse llevando a cabo un nuevo diseño de la red microvascular basado en redes duales, según sugiere el equipo de investigación. El perfeccionamiento del diseño permitiría que pudieran ser explotadas nuevas autorreparaciones químicas, como las epoxídicas en dos partes, lo que podría llevar finalmente a una capacidad de autorreparación ilimitada.
Por ahora, el material puede reparar las fisuras en el recubrimiento epoxídico, equivalentes a pequeños cortes en la piel humana. El próximo paso es ampliar el diseño para que la red pueda reparar los desgarros que se extiendan hasta el sustrato del material.
"De la misma forma que un corte superficial activa el flujo de sangre para promover la curación, una grieta en estos nuevos materiales activará el flujo del agente cicatrizador para reparar el daño", explica Nancy Sottos, profesora de ciencia e ingeniería de los materiales e integrante del equipo de investigación.
En el método inicialmente desarrollado, los materiales con capacidad de autorregeneración consistieron en un agente reparador microencapsulado y un catalizador, distribuidos por una matriz compuesta. Cuando el material se agrieta, las microcápsulas se rompen y descargan el "agente curativo". Éste reacciona entonces con el catalizador interno para reparar el daño.
Para crear sus materiales autorreparadores, los investigadores comienzan construyendo un andamio mediante un proceso de deposición robótica. El proceso emplea una tinta polimérica concentrada, suministrada como un filamento continuo, para fabricar una estructura tridimensional, capa por capa.
Una vez que se ha construido el andamio, se recubre con una resina epoxídica. Después de curada, la resina es calentada y se extrae la tinta que se licua, dejando un sustrato con una red de microcanales interconectados.
En los pasos finales, los investigadores depositan un recubrimiento epoxídico quebradizo sobre el sustrato, y se llena la red con un agente reparador líquido.
En las pruebas, la capa y el sustrato fueron doblados hasta que se formó una fisura en el recubrimiento. La fisura se propaga a través de la capa hasta que encuentra uno de los "capilares" llenos de fluido en la interfaz entre el recubrimiento y el sustrato. El agente reparador se mueve desde el capilar hasta la fisura donde interactúa con las partículas del catalizador. Si la fisura se vuelve a abrir bajo una tensión adicional, se repite el ciclo de reparación automática.
"En última instancia, la capacidad de lograr posteriores episodios de autorreparación, depende de la disponibilidad del catalizador activo", explica la investigadora Kathleen S. Toohey. "Si bien podemos bombear más agente de autorreparación en la red, el "tejido de cicatriz" se va acumulando sobre el recubrimiento, e impide que el agente de autorreparación alcance al catalizador".
En el sistema actual, el proceso de autorreparación se detiene después de siete ciclos. Esta limitación podría superarse llevando a cabo un nuevo diseño de la red microvascular basado en redes duales, según sugiere el equipo de investigación. El perfeccionamiento del diseño permitiría que pudieran ser explotadas nuevas autorreparaciones químicas, como las epoxídicas en dos partes, lo que podría llevar finalmente a una capacidad de autorreparación ilimitada.
Por ahora, el material puede reparar las fisuras en el recubrimiento epoxídico, equivalentes a pequeños cortes en la piel humana. El próximo paso es ampliar el diseño para que la red pueda reparar los desgarros que se extiendan hasta el sustrato del material.
Aumenta el uso de Nanomateriales
El investigador argentino Orlando Auciello, que trabaja en los Laboratorios Nacionales Argonne, de los Estados Unidos, está desarrollando un dispositivo de ciencia ficción: un microchip experimental que funciona como retina artificial para que las personas ciegas puedan ver, aunque sea parcialmente. Pero lo particular del caso es que en su último ensayo lo probó con un nuevo ingrediente, el diamante ultrananocristalino, que para ser fabricado es manipulado en una escala de 1 a 100 nanómetros (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro).
El diamante ultrananocristalino es sólo uno de todo un abanico de materiales que los científicos modifican en escalas infinitamente pequeñas para dotarlos de nuevas propiedades, como un mayor grado de fortaleza.
La última semana, una reunión científica realizada en esta ciudad -el US-Argentina Workshop on Nanomaterials e_SEnD pasó revista precisamente a estos nanomateriales, que, además de utilizarse en microchips, ya se usan de modo experimental como cicatrizantes de heridas y "esponjas" anticontaminantes, entre muchas otras aplicaciones,
"Ya hay personas que recibieron un primer prototipo de retina artificial y ahora estamos probando un segundo tipo de diseño de microchip recubierto con ese nanomaterial de diamante, con el fin de que sea más eficiente", dijo Auciello en su presentación. Auciello vive desde hace más de 30 años en los Estados Unidos y colabora en el equipo encabezado por el prestigioso médico Mark Humayun.
Por su parte, el equipo dirigido por Galen Stucky, de la Universidad de California en Santa Bárbara, desarrolla materiales diseñados con nanotecnología que son capaces de detener las hemorragias causadas por diferentes tipos de heridas.
En especial, el grupo trabaja en un nanomaterial de silicio que ayuda a hacer más rápida la coagulación de las heridas. El equipo de Stucky, que también participó de esta iniciativa argentino-estadounidense, logró identificar cómo los cambios en las propiedades estructurales y de superficie de óxidos metálicos influyen en la respuesta de coagulación de la sangre. Pero, por ahora, en el terreno experimental, los investigadores piensan que este mismo nanomaterial podría servir para transportar antibióticos y proteínas terapéuticas.
Lo cierto es que la bionanomedicina es tan sólo uno de los múltiples campos donde se está experimentando con ese tipo de materiales.
Sin ir más lejos, el doctor Galo Soler Illia, investigador del Conicet y de la Comisión Nacional de Energía Atómica, está trabajando en el desarrollo de un material nanoporoso de óxido de titanio con propiedades "amigables" para el ambiente.
"Fabricamos una especie de esponja con agujeros nanométricos, un «nanoqueso gruyere» que puede, por ejemplo, capturar moléculas contaminantes", contó a LA NACION.
"En un gramo de óxido de titanio, y gracias a sus nanoagujeros, logramos tener de 200 a 300 metros cuadrados de superficie expuesta, algo equivalente a una cancha de tenis", detalló Soler Illia, quien expuso su trabajo durante el taller.
Otra área de estudio en la que se experimenta con los nanomateriales es la energía. Thomas Moore, profesor de química del Centro de Bioenergía y Fotosíntesis de la Universidad Estatal de Arizona, experimenta en el campo de la eficiencia energética desde un ángulo biológico.
"En nuestro laboratorio, nos inspiramos en la biología para hacer fotosíntesis artificial con ayuda de la nanotecnología. Si bien ya se sabe cómo transformar energía solar en electricidad, nuestro desafío es convertir la energía solar en combustible", contó Moore.
Para ello, en la actualidad, se experimenta con celdas de fotobiocombustible, que funcionan con reacciones químicas disparadas con la luz, y que usan etanol e hidrógeno. Pero Moore destaca que por ahora aún hay muchos obstáculos para sortear.
El taller donde se expusieron estas novedades fue organizado por Lía Pietrasanta, directora del Centro de Microscopias Avanzadas de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires, y por Heather Maynard, del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de California, de Los Angeles.
"El objetivo fue promover el encuentro de investigadores y estudiantes de ambos países para intercambiar experiencias, discutir sobre los últimos avances en el área de nanomateriales y fortalecer la cooperación entre los participantes", comentó Pietrasanta a LA NACION.
El encuentro, que tuvo 82 participantes, recibió el apoyo del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de nuestro país y de la embajada y el Departamento de Estado de los Estados Unidos.
Entre los planes de los organizadores, está la idea de realizar un segundo taller en la Argentina, en 2010, y otro al año siguiente, en los Estados Unidos.
El diamante ultrananocristalino es sólo uno de todo un abanico de materiales que los científicos modifican en escalas infinitamente pequeñas para dotarlos de nuevas propiedades, como un mayor grado de fortaleza.
La última semana, una reunión científica realizada en esta ciudad -el US-Argentina Workshop on Nanomaterials e_SEnD pasó revista precisamente a estos nanomateriales, que, además de utilizarse en microchips, ya se usan de modo experimental como cicatrizantes de heridas y "esponjas" anticontaminantes, entre muchas otras aplicaciones,
"Ya hay personas que recibieron un primer prototipo de retina artificial y ahora estamos probando un segundo tipo de diseño de microchip recubierto con ese nanomaterial de diamante, con el fin de que sea más eficiente", dijo Auciello en su presentación. Auciello vive desde hace más de 30 años en los Estados Unidos y colabora en el equipo encabezado por el prestigioso médico Mark Humayun.
Por su parte, el equipo dirigido por Galen Stucky, de la Universidad de California en Santa Bárbara, desarrolla materiales diseñados con nanotecnología que son capaces de detener las hemorragias causadas por diferentes tipos de heridas.
En especial, el grupo trabaja en un nanomaterial de silicio que ayuda a hacer más rápida la coagulación de las heridas. El equipo de Stucky, que también participó de esta iniciativa argentino-estadounidense, logró identificar cómo los cambios en las propiedades estructurales y de superficie de óxidos metálicos influyen en la respuesta de coagulación de la sangre. Pero, por ahora, en el terreno experimental, los investigadores piensan que este mismo nanomaterial podría servir para transportar antibióticos y proteínas terapéuticas.
Lo cierto es que la bionanomedicina es tan sólo uno de los múltiples campos donde se está experimentando con ese tipo de materiales.
Sin ir más lejos, el doctor Galo Soler Illia, investigador del Conicet y de la Comisión Nacional de Energía Atómica, está trabajando en el desarrollo de un material nanoporoso de óxido de titanio con propiedades "amigables" para el ambiente.
"Fabricamos una especie de esponja con agujeros nanométricos, un «nanoqueso gruyere» que puede, por ejemplo, capturar moléculas contaminantes", contó a LA NACION.
"En un gramo de óxido de titanio, y gracias a sus nanoagujeros, logramos tener de 200 a 300 metros cuadrados de superficie expuesta, algo equivalente a una cancha de tenis", detalló Soler Illia, quien expuso su trabajo durante el taller.
Otra área de estudio en la que se experimenta con los nanomateriales es la energía. Thomas Moore, profesor de química del Centro de Bioenergía y Fotosíntesis de la Universidad Estatal de Arizona, experimenta en el campo de la eficiencia energética desde un ángulo biológico.
"En nuestro laboratorio, nos inspiramos en la biología para hacer fotosíntesis artificial con ayuda de la nanotecnología. Si bien ya se sabe cómo transformar energía solar en electricidad, nuestro desafío es convertir la energía solar en combustible", contó Moore.
Para ello, en la actualidad, se experimenta con celdas de fotobiocombustible, que funcionan con reacciones químicas disparadas con la luz, y que usan etanol e hidrógeno. Pero Moore destaca que por ahora aún hay muchos obstáculos para sortear.
El taller donde se expusieron estas novedades fue organizado por Lía Pietrasanta, directora del Centro de Microscopias Avanzadas de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires, y por Heather Maynard, del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de California, de Los Angeles.
"El objetivo fue promover el encuentro de investigadores y estudiantes de ambos países para intercambiar experiencias, discutir sobre los últimos avances en el área de nanomateriales y fortalecer la cooperación entre los participantes", comentó Pietrasanta a LA NACION.
El encuentro, que tuvo 82 participantes, recibió el apoyo del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de nuestro país y de la embajada y el Departamento de Estado de los Estados Unidos.
Entre los planes de los organizadores, está la idea de realizar un segundo taller en la Argentina, en 2010, y otro al año siguiente, en los Estados Unidos.
Torn catalysts help polymers heal themselves
06 April 2009
Catalysts that are activated by a mechanical force tearing them in two have been designed by Dutch scientists. The team's ultimate goal is to develop these catalysts for use in self-healing materials where damaging the materials - by tearing, scratching or bending - automatically triggers the start of the repair process.
The team, led by Rint Sijbesma from the Eindhoven University of Technology, have made a series of metal-based latent catalysts that are completely unreactive until activated. To activate them, ultrasound is applied to mechanically break the bond between the metal and one of its polymer chain-based ligands. 'The ligand is pulled off the metal to activate the catalyst,' explains Sijbesma.
Catalysts that are activated by a mechanical force tearing them in two have been designed by Dutch scientists. The team's ultimate goal is to develop these catalysts for use in self-healing materials where damaging the materials - by tearing, scratching or bending - automatically triggers the start of the repair process.
The team, led by Rint Sijbesma from the Eindhoven University of Technology, have made a series of metal-based latent catalysts that are completely unreactive until activated. To activate them, ultrasound is applied to mechanically break the bond between the metal and one of its polymer chain-based ligands. 'The ligand is pulled off the metal to activate the catalyst,' explains Sijbesma.
Tearing off one of the polymer-based ligands activates the catalyst - so it can carry out a polymerisation reaction
© Rint Sijbesma
'The most important application for these catalysts is in self healing materials,' says Sijbesma. Self-healing polymeric materials already exist, but most require an external stimulus such as heat, light or the addition of chemical agent (such as an acid).
'Eventually we do not want to use ultrasound to activate the catalyst,' says Sijbesma. Instead they are plotting something really quite clever. The plan is that the act of tearing, scratching or bending the material will cause one of the ligands to be ripped on the latent catalyst - revealing an active catalyst that can stitch the damaged material back together. This means that an external stimulus such as heat would not be needed to trigger the self-healing reaction, he explains. 'Ultrasound is being used to test the concept because it is one of the most efficient ways to apply mechanical forces in solution.'
'There are already systems that are activated by stress, where the reactants and the catalyst are stored in small capsules in the material, and then when the material is damaged the capsules break and reactants are released and come into contact with the catalyst that is already active,' says Sijbesma. But his team would be the first to use latent catalysts in these materials, which should 'prolong the life-time of the self-healing activity', he explains.
The team tested a variety of different ultrasound activated catalysts on a range of different organic chemistry reactions, but the one of interest for self-healing materials is ring opening polymerisation using a ruthenium-based catalyst.
The researchers were hoping that once the mechanical force (ultrasound, at this stage) had been removed, the polymer chain would reassociate to the metal, reforming the latent catalyst so it is ready to use again when necessary - as would be needed for the material to heal itself again if damaged twice in the same place. 'What actually happens is that the catalyst is so extremely active that it decomposes after a short time,' explains Sijbesma. During the reaction you continuously create small amounts of the catalyst that are active for a short time, and when you stop sonicating that small fraction dies away and the reaction stops. 'The reaction only starts again when you turn back on the ultrasound and start making new active catalysts,' he adds.
Sijbesma has a lot of future plans for this work, including modifying the catalysts so they become more stable and can be switched on and off on demand, and improving yields by using more active monomers. 'We are also going to incorporate the molecules we have studied in solution into a polymeric material, and then break that material and see if we can activate the catalyst in that way.'
Wayne Hayes, an expert in self-healing polymeric materials, from the University of Reading, UK, says that this work is 'good development towards a self healing material.' The real advantage of the work lies in the catalyst being truly blended within the polymeric materials, rather than in a capsule as is the case with earlier work, he adds. He does however warn that it may still be necessary for the monomer to be embedded in microcapsules. 'You are going to need a source of monomer that can polymerise, and I don't think you could really have that blended in your polymer resin as there would not be enough diffusion within the polymer matrix to make an efficient polymerisation,' he says. Sijbesma agrees that this would be a limitation in epoxy-like stiff materials, but in the case of softer rubber materials 'there might be opportunities to just blend in the monomer.' He does admit, however, that 'long term migration, or "sweating out" of monomer will then be a potential problem.'
Nina Notman
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Approaches to safe nanotechnology
(Nanowerk Spotlight) NIOSH, the National Institute for Occupational Safety and Health in the United States, has published the final version of its report "Approaches to Safe Nanotechnology" Potential Health Concerns
The potential for nanomaterials to enter the body is among several factors that scientists examine in determining whether such materials may pose an occupational health hazard. Nanomaterials have the greatest potential to enter the body through the respiratory system if they are airborne and in the form of respirable-sized particles (nanoparticles). They may also come into contact with the skin or be ingested.
Based on results from human and animal studies, airborne nanoparticles can be inhaled and deposit in the respiratory tract; and based on animal studies, nanoparticles can enter the blood stream, and translocate to other organs.
Experimental studies in rats have shown that equivalent mass doses of insoluble incidental nanoparticles are more potent than large particles of similar composition in causing pulmonary inflammation and lung tumors. Results from in vitro cell culture studies with similar materials are generally supportive of the biological responses observed in animals.
Experimental studies in animals, cell cultures, and cell-free systems have shown that changes in the chemical composition, crystal structure, and size of particles can influence their oxidant generation properties and cytotoxicity.
Potential Safety Concerns
Some nanomaterials may initiate catalytic reactions depending on their composition and structure that would not otherwise be anticipated based on their chemical composition.
Working with Engineered Nanomaterials
Nanomaterial-enabled products such as nanocomposites, surface-coated materials, and materials comprised of nanostructures, such as integrated circuits, are unlikely to pose a risk of exposure during their handling and use as materials of non-inhalable size. However, some of the processes used in their production (e.g., formulating and applying nanoscale coatings) may lead to exposure to nanomaterials, and the cutting or grinding of such products could release respirable-sized nanoparticles.
Maintenance on production systems (including cleaning and disposal of materials from dust collection systems) is likely to result in exposure to nanoparticles if deposited nanomaterials are disturbed.
Precautionary Measures
The implementation of a risk management program with elements including: Evaluating the hazard posed by the nanomaterial based on available physical and chemical property data, toxicology, or health-effects data; Assessing the worker’s job task to determine the potential for exposure; Educating and training workers in ——the proper handling of nanomaterials (e.g., good work practices); Establishing criteria and procedures for installing and evaluating engineering controls (e.g., exhaust ventilation) at locations where exposure to nanomaterials might occur; Developing procedures for determining the need for and selecting proper personal protective equipment (e.g., clothing, gloves, respirators); Systematically evaluating exposures to ensure that control measures are working properly and that workers are being provided the appropriate personal protective equipment.
Engineering control techniques such as source enclosure (i.e., isolating the generation source from the worker) and local exhaust ventilation systems should be effective for capturing airborne nanoparticles. Current knowledge indicates that a well-designed exhaust ventilation system with a high-efficiency particulate air (HEPA) filter should effectively remove nanomaterials.
Respirators may be necessary when engineering and administrative controls do not adequately prevent exposures. Currently, there are no specific limits for airborne exposures to engineered nanoparticles although occupational exposure limits exist for some larger particles of similar chemical composition. It should be recognized that exposure limits recommended for non-nanoscale particles may not be health protective for nanoparticle exposures (e.g., the OSHA Permissible Exposure Limit [PEL] for graphite may not be a safe exposure limit for carbon nanotubes).
Occupational Health Surveillance
Occupational health surveillance is an essential component of an effective occupational safety and health program.
NIOSH has formulated interim guidance relevant to medical screening (one component of an occupational health surveillance program) for nanotechnology workers (see NIOSH Current Intelligence Bulletin Interim Guidance for Medical Screening and Hazard Surveillance for Workers Potentially Exposed to Engineered Nanoparticles).
Occupational health surveillance is an essential component of an effective occupational safety and health program.
NIOSH has formulated interim guidance relevant to medical screening (one component of an occupational health surveillance program) for nanotechnology workers (see NIOSH Current Intelligence Bulletin Interim Guidance for Medical Screening and Hazard Surveillance for Workers Potentially Exposed to Engineered Nanoparticles).
ApNano Materials to Manufacture New Line of Nanotechnology-Based Optically Black Coatings for Solar and Optical Applications
Heat and light absorbing coatings are commonly used in solar power and heating systems, heat pipes, lens barrels, various optical systems, satellites, and cameras, to name a few applications."ApNano Materials' nanoparticles are excellent optical absorbing materials and among the best substances absorbing light in the visible and near infra-red wavelengths," said Dr. Menachem Genut, President and CEO of ApNano Materials. "Laboratory experiments have shown that our nanoparticles absorb at least 98% of the light in visible wavelengths."The solar applications will include both solar thermal and photovoltaic absorbers. The solar coatings that will be produced by ApNano Materials will offer more efficient conversion of solar energy."The rapid international growth in the demand for solar energy requires innovative technologies to improve the efficiency of solar systems, and black coatings based on ApNano's nanoparticles provide an ideal answer for this need," said Aharon Feuerstein, ApNano Materials' Chairman and CFO.ApNano's revolutionary nanoparticles of tungsten disulfide, (WS2), termed inorganic fullerene-like nanostructures, or IF for short, are soccer ball-like clusters of molecules, named after R. Buckminster Fuller, architect of the geodesic dome that he designed for the 1967 Montreal World Exhibition. The inorganic fullerenes were first discovered in a breakthrough research conducted at the Weizmann Institute of Science, Israel, by a group headed by Professor Reshef Tenne, who currently holds the Drake Family Chair in Nanotechnology and serves as the Director of Helen and Martin Kimmel Center for Nanoscale Science at the Weizmann Institute. Dr. Menachem Genut, ApNano Materials' President and CEO was a research fellow in the original research team which discovered the IF nanoparticles at the Weizmann Institute and first to synthesize the new material."The new line is ApNano's second energy-related product and follows NanoLub, the world's first commercial nanotechnology-based solid lubricant," said Dr. Niles Fleischer, Vice President of Business Development and Vice President of Product Development of ApNano Materials. "In addition to energy-related applications, ApNano's nanomaterial has been proved, so far, as an ideal material for shock absorbing applications, such as personal armor products."Recently ApNano Materials opened a new 1,000 square meter manufacturing facility in Israel. The facility houses a semi-industrial reactor with a production capacity of tons of the company's nanomaterial. The new state-of-the-art manufacturing facility meets international guidelines for health, safety and manufacturing of nanomaterials
Preparation and Properties of Polyester-Based Nanocomposite Gel Coat System
INTRODUCTION
At present, the research attention has been focused on a new class of material called “clay polymer nanocomposites” after the discovery that polymer properties can be significantly improved by the presence of nanosize clay particles [1–3]. Lots of research works have been carried out in different polymer systems [4–8] based on this concept. Smectite group clays are normally used as a basic reinforcing element in nanocomposites, because of the high aspect ratio and platy morphology
The montmorillonite clay belongs to the family of Smectite clays. It is a crystalline material consisting of 1 nm thick sheets. These silicate sheets consist of alumina octahedra
sandwiched by two silica tetrahedra. The length of the individual sheets can range from 30 to 100 nm. Isomorphic substitution of alumina by magnesium results in net negative charge on the surface of the sheets which is balanced by exchangeable cations like Na+ or Ca+. These cations
can be readily exchanged with alkyl-ammonium ions on organomodification. These alkyl ammonium ions lowers the surface energy of the inorganic host and improve the wetting
characteristics with the polymer.
Incorporation of nanosize clay platelets to the polymer matrix increases modulus and strength Nanosize clay platelets decrease permeability, shrinkage
and increase resistance to heat and flammability. The fracture energy of the clay-polyester nanocomposite could be doubled even at low concentration (1.5wt %) of clay. The formation mechanism based on fabrication methods has been reported for unsaturated polyesterlayered
silicate nanocomposites. The method of mixing clay in polyester resin, curing agents, and curing conditions influence the properties of nanocomposites. The effect of nanoclay on the cure kinetics of unsaturated polyester resin in the range of 35 to 65◦C was investigated by Xu and Lee. The clay-polyester nanocomposites produced using reactive organoclay had better dynamic modulus.
Composites with gel coats are an essential part of many aspects of life today; from bathroom units to boats; from cultured marble to airplane structures; from windmills to automotive parts. Gel coat imparts good surface finish and bears better hardness, scratch resistance, and resistance to corrosion and water absorption to the composites.
It is expected that the incorporation of nanoclay in gel coat would lead to an improvement in the properties, which will make the material viable in high-loading environment.
In the present work, nanocomposite gel coat system was prepared using unsaturated polyester resin with aerosil and CaCO3 powders and organoclay. The influence of organoclay addition on mechanical, thermal, and water barrier properties of gel coat system has been studied.
Atomic Layer: Thermopile Materials
New types of thermoelectric materials characterized by highly anisotropic Fermi surfaces and thus anisotropic Seebeck coefficients are reviewed. Early studies revealed that there is an induced voltage in high TC oxide superconductors when the surface of the films is exposed to short light pulses. Subsequent investigations proved that the effect is due to anisotropic components of the Seebeck tensor, and the type of materials is referred to atomic layer thermopile (ALT). Our recent studies indicate that multilayer thin films at the nanoscale demonstrate enhanced ALT properties. This is in agreement with the prediction in seeking the larger figure of merit (ZT) thermoelectric materials in nanostructures. The study of ALT materials provides both deep insight of anisotropic transport property of these materials and at the same time potential materials for applications, such as light detector and microcooler. By measuring the ALT properties under various perturbations, it is found that the information on anisotropic transport properties can be provided. The information sometimes is not easily obtained by other tools due to the nanoscale phase coexistence in these materials. Also, some remained open questions and future development in this research direction have been well discussed.
Texto completo: http://www.hindawi.com/GetArticle.aspx?doi=10.1155/2008/329601
Nano-sized fillers have big impact on PVC pipe
NanoMaterials Technology Pte Ltd., a Singapore-based supplier of nano-precipitated calcium carbonate (NPCC) fillers, claims a 2 to 4% loading of such materials yields a six-fold enhancement in impact strength of PVC pipe compared to a conventionally-filled pipe. "We see a change in [polymer] crystallinity around the filler, which enhances impact strength," says Jimmy Yun, managing director.
NPCC is 50% less expensive than chlorinated polyethylene (CPE) modifiers for PVC, and it aims to replace acrylic modifiers, as well. The firm has a 10,000 tonne/yr plant in Shanxi province, China, that produces 15- to 40-nm NPCC fillers. Two more such plants in China are due this year.
NPCC is 50% less expensive than chlorinated polyethylene (CPE) modifiers for PVC, and it aims to replace acrylic modifiers, as well. The firm has a 10,000 tonne/yr plant in Shanxi province, China, that produces 15- to 40-nm NPCC fillers. Two more such plants in China are due this year.
MEPs back new rules on nanomaterials in cosmetics
The European Parliament updated on 24 March a legislation on cosmetics to take account of advances in nanotechnology. Reactions to the news have been mixed, with consumer groups urging earlier implementation of the proposal and Green MEPs unhappy with the definition of nanomaterials.
Background:
The last time the European Parliament dealt with the safety of cosmetics was under the 2003 Cosmetics Directive . At that time, MEPs successfully pushed for a ban on the sales of any animal-tested products and ingredients.
One of the motivations for updating the regulations was to take account of advances in nanotechnology, which has developed rapidly in recent years.
Nanomaterials are now used in sunscreen and other products, leading consumer groups to complain that legislation has been slow to keep up with the pace of development of products which are now on the market.
A new safety assessment procedure for all products containing nanomaterials will be part of the regulations, which could lead to a ban on a substance deemed to pose a threat to human health.
Any nanomaterials present in cosmetics must be mentioned in the list of ingredients on the product's packaging.
The European Commission estimates that nanomaterials are now used in around 5% of the cosmetic products - including sunscreen, lipsticks and anti-ageing creams - that are already on the market.
The definition of nanomaterials incorporated into the text will be adapted by the European Commission in line with emerging information arising from scientific and technological research.
The legislation defines a nanomaterial as "an insoluble or bioresistant and intentionally manufactured material with one or more external dimensions, or an internal structure, on the scale from 1 to 100 nm".
A majority of 633 MEPs voted in favour of the compromise regulation, with 29 voting against and 11 members abstaining.
Positions:
European consumers' organisation BEUC offered a cautious welcome for the compromise deal, saying the clauses guaranteeing more information on packaging would help consumers make informed choices.
However, it expressed concern that some products already on the market would not be subject to safety testing and the regulation will not come into force until 2012.
It described the definition of nanomaterials as "another step in the right direction," but lamented the fact that it only covers biopersistent and insoluble nanomaterials.
"The good news is that when nanomaterials are used for the certain specific purposes, such as colourings, preservatives or as a UV filter, their safety will have to be evaluated before they are allowed onto the market. However, there are hundreds of other uses of nanomaterials in cosmetic products, which will not be covered by this measure. Here, manufacturers will merely have to inform the Commission that nanomaterials are used. This is not enough to ensure consumer safety," BEUC said in a statement.
It called for compulsory assessment of the safety of all nanomaterials in cosmetic products before they are allowed on the market.
Green MEPs Hiltrud Breyer (DE) and Margrete Auken (DK) issued a joint statement after the vote welcoming the legislation but expressing dissatisfaction with the scope of the definition of nanomaterials. They called on the Commission to revise this in line with existing international definitions.
Background:
The last time the European Parliament dealt with the safety of cosmetics was under the 2003 Cosmetics Directive . At that time, MEPs successfully pushed for a ban on the sales of any animal-tested products and ingredients.
One of the motivations for updating the regulations was to take account of advances in nanotechnology, which has developed rapidly in recent years.
Nanomaterials are now used in sunscreen and other products, leading consumer groups to complain that legislation has been slow to keep up with the pace of development of products which are now on the market.
A new safety assessment procedure for all products containing nanomaterials will be part of the regulations, which could lead to a ban on a substance deemed to pose a threat to human health.
Any nanomaterials present in cosmetics must be mentioned in the list of ingredients on the product's packaging.
The European Commission estimates that nanomaterials are now used in around 5% of the cosmetic products - including sunscreen, lipsticks and anti-ageing creams - that are already on the market.
The definition of nanomaterials incorporated into the text will be adapted by the European Commission in line with emerging information arising from scientific and technological research.
The legislation defines a nanomaterial as "an insoluble or bioresistant and intentionally manufactured material with one or more external dimensions, or an internal structure, on the scale from 1 to 100 nm".
A majority of 633 MEPs voted in favour of the compromise regulation, with 29 voting against and 11 members abstaining.
Positions:
European consumers' organisation BEUC offered a cautious welcome for the compromise deal, saying the clauses guaranteeing more information on packaging would help consumers make informed choices.
However, it expressed concern that some products already on the market would not be subject to safety testing and the regulation will not come into force until 2012.
It described the definition of nanomaterials as "another step in the right direction," but lamented the fact that it only covers biopersistent and insoluble nanomaterials.
"The good news is that when nanomaterials are used for the certain specific purposes, such as colourings, preservatives or as a UV filter, their safety will have to be evaluated before they are allowed onto the market. However, there are hundreds of other uses of nanomaterials in cosmetic products, which will not be covered by this measure. Here, manufacturers will merely have to inform the Commission that nanomaterials are used. This is not enough to ensure consumer safety," BEUC said in a statement.
It called for compulsory assessment of the safety of all nanomaterials in cosmetic products before they are allowed on the market.
Green MEPs Hiltrud Breyer (DE) and Margrete Auken (DK) issued a joint statement after the vote welcoming the legislation but expressing dissatisfaction with the scope of the definition of nanomaterials. They called on the Commission to revise this in line with existing international definitions.
domingo, 5 de abril de 2009
Resolviendo los Misterios del Vidrio Metálico
Unos investigadores del MIT han realizado progresos significativos en la comprensión de una clase de materiales que se han resistido a los análisis durante décadas. Sus hallazgos podrían conducir al rápido descubrimiento de una variedad de nuevos tipos de vidrios útiles, creados a partir de aleaciones metálicas, que tengan aplicaciones mecánicas, químicas y magnéticas potencialmente significativas.
Los primeros ejemplos de aleaciones metálicas que pueden ser convertidas en vidrio se descubrieron a finales de la década de 1950 y llevaron a una frenética actividad de investigación. Pero, a pesar de los intensos estudios, hasta ahora nadie ha resuelto el enigma de por qué algunas aleaciones específicas pueden formar vidrios y otras no, o cómo identificar a los candidatos prometedores.
Los vidrios son sólidos cuya estructura es esencialmente la de un líquido, con átomos dispuestos aleatoriamente en vez de en los patrones ordenados de un cristal. Por regla general, éstos se fabrican enfriando con rapidez un material fundido.
Es muy difícil hacer vidrios a partir de metales, en comparación con cualquier otra clase de materiales, tales como semiconductores, cerámicas y polímeros. Décadas de esfuerzos de científicos en todo el mundo se han concentrado en comprender y explotar las propiedades extraordinarias de estos materiales, y en averiguar por qué se pueden convertir en vidrio algunas aleaciones y otras no.
La nueva investigación es el resultado de una colaboración entre Carl V. Thompson y Johannes A. Kalb, ambos del MIT, y Yi Li y Qiang Guo de la Universidad Nacional de Singapur.
En el estudio, ellos produjeron una serie de aleaciones diferentes con proporciones ligeramente variables de dos metales, cada una depositada en un dedo metálico microscópico diferente. Entonces, analizaron los cambios en la densidad de cada mezcla diferente cuando se cristalizaba el vidrio, y descubrieron que había unas pocas proporciones específicas que tenían densidades significativamente superiores a las otras, y esas aleaciones particulares eran las que podían formar vidrios con facilidad. De tres de estas proporciones especiales que encontraron, dos ya eran conocidas en su capacidad de formar vidrios, pero la tercera fue un nuevo descubrimiento.
Los resultados de esta investigación podrían conducir incluso a una solución para el antiguo enigma de por qué sólo ciertas aleaciones forman vidrios. Los autores del estudio esperan que estos nuevos resultados, y la técnica que ellos desarrollaron para obtenerlos, desempeñen un papel crucial, y quizá decisivo, en la solución del misterio de la formación de vidrios metálicos.
El CSIC coordina un proyecto de 11 países europeos para el desarrollo de nanomateriales
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) coordina el proyecto europeo IP Nanoker, dirigido a desarrollar, hasta 2009, nuevos materiales cerámicos nanoestructurados y nanocompuestos (nanomateriales) con posibles aplicaciones en campos como la biomedicina, la óptica o la industria aeronáutica. El proyecto cuentacon la participación de 25 entidades de 11 países europeos (principalmente de Italia, Francia, España y Alemania) y dispone de un presupuesto de 20 millones de euros.
La participación del CSIC como coordinador del proyecto se gestionará a través de dos de sus centros de investigación, el Instituto Nacional del Carbón, en Oviedo, y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid. El investigador del CSIC y director del proyecto, Ramón Torrecillas, aseguró que, una vez definidas con precisión las necesidades de innovación, "se espera obtener un avance significativo que constituya el origen de nuevos productos en un futuro próximo".
El objetivo final de este proyecto de la UE es el desarrollo de nuevos nanomateriales cerámicos con propiedades muy superiores a los materiales existentes en la actualidad. En el campo de la biomedicina, por ejemplo, se desarrollarán materiales cerámicos para fabricar nuevas válvulas cardiacas e implantes dentales, de cadera y rodilla, con tiempos de vida muy superiores a los actuales. Asimismo, se buscarán sustitutos óseos que permitan el control de la respuesta celular y del tejido vivo adyacente, mediante la utilización deagentes biológicos y factores de crecimiento.
Otras apliaciones de los nanomateriales que resulten de esta investigación internacional serán el diseño de espejos para satélites más ligeros, con mayor estabilidad, así como de ventanas de radiación para la guía de satélites. Además, Torrecillas explicó que se desarrollarán láser policristalinos de alta eficiencia, componentes y recubrimientos para motores aeronáuticos, o materiales nanoestructurados de carbono para células de combustible ymicrodispositivos.
Entre los beneficios que aportan este tipo de materiales, el investigador del CSIC y coordinador de IP Nanoker destaca que "aúnan biocompatibilidad y altas prestaciones mecánicas, lo que supone un gran avance económico y, sobre todo, social, ya que permitirá una importante mejora en la calidad de vida de los pacientes", concluyó Torrecillas.
Aplicacion de nuevos nanomateriales en plasticos
Los ingenieros de la Universidad Estatal de Michigan, en Estados Unidos, han desarrollado un nuevo nanomaterial que hace al plástico más rígido, ligero y fuerte, resultando una solución más económica de cara al ahorro en los costos de mantenimiento y fabricación de aviones y automóviles, así como de equipamiento médico y deportivo más duradero.El material XGnP (NanoPlaquetas Exfoliadas de Grafito) será el instrumento para el desarrollo de nuevas y más amplias aplicaciones en la industria aeroespacial, de automoción y la industria del envasado, según comentaba Lawrence Drzal, profesor de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales en la Universidad Estatal de Michigan.
El profesor Drzal dirigió al grupo de investigación que ha desarrollado este producto, quién considera desde un punto de vista práctico, que este material de bajo costo tiene un conjunto único de características físicas, químicas y atributos morfológicos, dando como resultado un material a nanoescala, que es eléctricamente y térmicamente conductor, reduciendo la inflamabilidad y las propiedades de barrera.
El grafito de nanopartículas están siendo fabricados en la actualidad por XG Sciences Inc, empresa situada en Michigan, que tiene acceso a los derechos sobre la propiedad intelectual en la Universidad, por lo que cuenta con una licencia exclusiva para la fabricación del producto.
El XGnP puede ser utilizado como un aditivo para plásticos o de sí mismo pudiendo hacer un cambio transformacional en el desempeño de muchos dispositivos de electrónica avanzada. La clave para este nuevo material es la capacidad de una forma rápida y poco costosa en su proceso para separar las capas de grafito (grafeno) en pilas de menos de 10 nanómetros de grosor, pero con dimensiones en su parte lateral de 500 nm a decenas de micras, junto con la capacidad para adaptar la superficie de partículas químicas para hacerla compatible con el agua, resina o plástico.
Funcionalidades del XGnP:
Podría ser usado para hacer más ligeras las piezas de aeronaves y automóviles, turbinas de viento más fuertes, implantes médicos y equipamiento deportivo.
Es un buen conductor eléctrico, muy atractivo para las baterías de iones de litio, pudiendo ser utilizado para hacer recubrimientos transparentes conductores para células solares y pantallas.
Puede hacer los tanques de gasolina ligeros, reducir las fugas, y mejorar el precintado de plásticos para mantener los alimentos frescos durante semanas.
Como nos comentaba el profesor Drzal; “Ahora que sabemos cómo hacer este material y la forma de modificarlo para que pueda ser utilizado en plásticos, nuestra atención está dirigida a las aplicaciones del alto rendimiento en las que podemos realmente hacer algunos cambios sustanciales en el camino de la electrónica. Las pilas de combustible, baterías y células solares podrían realizarse como resultado del uso de este material”.
“Como ingeniero de investigación tenemos en cuenta la comprensión no sólo de los fundamentos de cómo funcionan las cosas, sino también de la elaboración de soluciones para resolver los importantes problemas a los que se enfrenta el mundo en el que vivimos”, decía Drzal.
Este proyecto va más allá de una simple investigación y publicación de resultados, ya que han sabido hacer la transición del laboratorio a un producto comercial y, al mismo tiempo han contribuido a la formación de nuevas empresas, aumentando así la viabilidad económica de Michigan.
El profesor Drzal dirigió al grupo de investigación que ha desarrollado este producto, quién considera desde un punto de vista práctico, que este material de bajo costo tiene un conjunto único de características físicas, químicas y atributos morfológicos, dando como resultado un material a nanoescala, que es eléctricamente y térmicamente conductor, reduciendo la inflamabilidad y las propiedades de barrera.
El grafito de nanopartículas están siendo fabricados en la actualidad por XG Sciences Inc, empresa situada en Michigan, que tiene acceso a los derechos sobre la propiedad intelectual en la Universidad, por lo que cuenta con una licencia exclusiva para la fabricación del producto.
El XGnP puede ser utilizado como un aditivo para plásticos o de sí mismo pudiendo hacer un cambio transformacional en el desempeño de muchos dispositivos de electrónica avanzada. La clave para este nuevo material es la capacidad de una forma rápida y poco costosa en su proceso para separar las capas de grafito (grafeno) en pilas de menos de 10 nanómetros de grosor, pero con dimensiones en su parte lateral de 500 nm a decenas de micras, junto con la capacidad para adaptar la superficie de partículas químicas para hacerla compatible con el agua, resina o plástico.
Funcionalidades del XGnP:
Podría ser usado para hacer más ligeras las piezas de aeronaves y automóviles, turbinas de viento más fuertes, implantes médicos y equipamiento deportivo.
Es un buen conductor eléctrico, muy atractivo para las baterías de iones de litio, pudiendo ser utilizado para hacer recubrimientos transparentes conductores para células solares y pantallas.
Puede hacer los tanques de gasolina ligeros, reducir las fugas, y mejorar el precintado de plásticos para mantener los alimentos frescos durante semanas.
Como nos comentaba el profesor Drzal; “Ahora que sabemos cómo hacer este material y la forma de modificarlo para que pueda ser utilizado en plásticos, nuestra atención está dirigida a las aplicaciones del alto rendimiento en las que podemos realmente hacer algunos cambios sustanciales en el camino de la electrónica. Las pilas de combustible, baterías y células solares podrían realizarse como resultado del uso de este material”.
“Como ingeniero de investigación tenemos en cuenta la comprensión no sólo de los fundamentos de cómo funcionan las cosas, sino también de la elaboración de soluciones para resolver los importantes problemas a los que se enfrenta el mundo en el que vivimos”, decía Drzal.
Este proyecto va más allá de una simple investigación y publicación de resultados, ya que han sabido hacer la transición del laboratorio a un producto comercial y, al mismo tiempo han contribuido a la formación de nuevas empresas, aumentando así la viabilidad económica de Michigan.
Estructuras hibridas que combinan la fuerza de nanotubos de carbono y nanocables.
La impresionante conductividad de los nanotubos de carbono les convierte en materiales prometedores para una amplia variedad de aplicaciones electrónicas, pero encontrar técnicas para fijar los nanotubos individuales a los contactos de metal ha demostrado ser un desafío. El nuevo método empleado por los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer permite precisamente esto, ofreciendo una solución práctica al problema del empleo de los nanotubos de carbono como dispositivos de interconexión y en los chips de ordenador.
Como los diseñadores de chips buscan continuamente incrementar la potencia de computación, su objetivo pasa por la disminución de las dimensiones de los componentes de los chips hasta la escala nanométrica. Los nanotubos de carbono y los nanocables, que empezaron a estar disponibles en los años noventa, son candidatos prometedores para actuar como conexiones en esta escala porque ambos poseen interesantes propiedades.Por ejemplo, los nanotubos de carbono muestran una resistencia mecánica asombrosa y son excelentes conductores de la electricidad, con la capacidad de producir interconexiones muchas veces más rápidas que las actuales basadas en el cobre. Los nanocables de oro también tienen propiedades ópticas y eléctricas muy interesantes y son compatibles con las aplicaciones biológicas.Con el fin de aprovecharse de lleno de estos materiales, los investigadores prueban la idea de combinarlos para obtener una nueva generación de nanomateriales híbridos. Esta estrategia es un buen método para unir las fuerzas de ambos materiales.
Unión entre un nanotubo de carbono, arriba, y un nanocable de oro. Los nanocables de metal en esta técnica son fabricados usando una plantilla de alúmina que puede diseñarse para tener el tamaño de sus poros en el rango nanométrico. Los cables de cobre o de oro se depositan dentro de esos poros, y todo el conjunto es puesto en un horno donde está presente un compuesto rico en carbono. Cuando el horno se calienta a altas temperaturas, los átomos de carbono se autocolocan a lo largo de la pared de la plantilla y los nanotubos de carbono crecen directamente sobre los cables de cobre.Es una técnica muy fácil, y podría aplicarse a muchos otros materiales. El aspecto más interesante es que permite manipular y controlar las uniones entre los nanotubos y los nanocables sobre longitudes de varios cientos de micras. Las plantillas de alúmina ya se fabrican en serie para su utilización en la industria de los filtros, y la técnica puede adaptarse fácilmente para otros usos.
viernes, 3 de abril de 2009
Producen universitarios polímeros biodegradables
(Marzo/2009)
El tratamiento de aguas residuales es, desde hace algunos años, un proceso que paulatinamente han asumido las empresas nacionales con responsabilidad. Aunque muchas industrias ven en este ejercicio un gasto improductivo, necesario sólo en el cumplimiento de las normas vigentes, para otras representan nuevas posibilidades de negocio.
De acuerdo con el doctor Alejandro Vargas Casillas, del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (II-UNAM), campus Juriquilla, Querétaro, algunas firmas han adoptado procesos que a la vez de tratar aguas, generan otros productos de valor agregado como lo es el biogás, mismo que puede integrarse como un combustible.
En ese sentido, comentó, el II-UNAM realiza un proyecto para producir plásticos biodegradables a partir del proceso de tratamiento de aguas residuales, lo cual puede ser de gran interés a las empresas nacionales.
El investigador universitario explicó que se ha detectado que las aguas residuales de algunas industrias, como la alimentaria, cervecera y tequilera, entre otras, contienen microorganismos capaces de generar polihidroxialcanoatos (PHA), una especie de biopolímeros precursores para el tipo de plásticos desarrollados en la instancia universitaria.
“Estos microorganismos o bacterias son capaces de tomar el carbono disuelto en los contaminantes del agua y transformarlo de manera natural en agregados poliméricos intracelulares, que después de un tratamiento tecnológico logran tener una aplicación comercial”, indicó el experto en tratamiento de biológico de aguas residuales.
Dijo que en particular estos plásticos se pueden transformar en artículos con aplicaciones como en vasos, platos, bolsas y empaques, entre otros, y tienen propiedades semejantes a los polímeros de origen del petróleo, con la ventaja de que se integran 100 por ciento a la naturaleza una vez que su tiempo de vida se agota.
No obstante, señaló que el desarrollo de este tipo de materiales es sumamente costoso porque se requiere de condiciones estériles durante el proceso que realizan las bacterias a fin de que no se mezclen con otras de distintas características. Por otro lado, es preciso alimentar a estos microorganismos con sustratos refinados (compuestos como glucosa u otros carbohidratos) que tienen un alto precio en el mercado.
Sin embargo, explicó que en la actualidad los investigadores universitarios han analizado la forma de no utilizar sólo cepas puras de las bacterias productoras de biopolímero. Su apuesta está dirigida al estudio del agua industrial y cultivos mixtos; es decir, un consorcio de bacterias que a la vez que degradan los contaminantes del agua también producen PHA, pero en donde no hay un control estricto con respecto a la población, una práctica que ayuda a aligerar los costos.
“Hemos tratado de producir estos polímeros de manera competitiva, de tal forma que sea rentable para una empresa alimentaria o cervecera, que tenga un proceso de tratamiento y a la vez tenga la capacidad técnica de recuperar parte de su inversión mediante esta producción de los polímeros”, detalló Vargas Casillas.
Dijo que por el momento se cuenta con un plan piloto en el laboratorio del II-UNAM, en el cual han producido PHA en cantidades pequeñas, pero con la ventaja de que han logrado automatizar el proceso e integrar algoritmos de control, con lo que se aumenta y mejora la productividad en los ensayos.
Asimismo, indicó que comparados con otros a nivel internacional, los resultados obtenidos son muy satisfactorios en relación a la cantidad promedio que se consigue del biopolímero por cada tanto de agua residual tratada.
El especialista de la UNAM comentó que hasta el momento la investigación ha sido financiada por el Consejo Nacional para la Ciencia y la Tecnología, y ahora se busca la colaboración con una empresa que permita la realización de pruebas a escala industrial.
Por otro lado, dijo que actualmente es común observar, por ejemplo, bolsas de plástico en las alcantarillas, calles, parques y rellenos sanitarios, que a su vez provocan focos de contaminación difíciles de tratar. “Ello destaca la importancia de investigaciones de nuevos materiales biodegradables”.
Asimismo, mencionó que actualmente las aplicaciones comerciales de los PHA se dan en nichos especializados como la medicina, ya que son biocomplatibles con las estructuras óseas y pueden ser empelados para crear prótesis humanas.
“Pensamos que los polímeros biodegradables no se pueden usar en productos duraderos como la industria automotriz, pero sí para empresas que producen artículos con tiempo de vida relativamente cortos, como empaques o en la construcción de invernaderos”, ejemplificó Vargas Casillas.
Cabe destacar que actualmente en México no existe una empresa que produzca PHA, y a nivel mundial aún se utilizan procesos costosos y controlados para su obtención, lo que repercute en el precio, pues mientras el precio por kilogramo de plástico convencional se ubica en promedio de un dólar estadunidense, el biopolímero ronda en los 15.
Por último, refirió que lo ideal de la investigación es transferir el proyecto final a la industria en el país, ya que esa ha sido una de las metas planteadas en el campus Juriquilla del II-UNAM.
Raúl García Román
Material cerámico que amortigua los efectos de la humedad en interiores
Los edificios que deseen obtener una buena calificación de su eficiencia energética deberán prestar atención a las propiedades de los materiales que se empleen en su construcción. Una de esas cualidades es el comportamiento frente a la humedad. Un material con buenas prestaciones frente a la humedad ofrece una mayor durabilidad y menor consumo energético para satisfacer las condiciones de confort y calidad del aire interior.
Los problemas en las edificaciones derivados de la humedad se acrecientan en zonas con climas muy húmedos. En estos lugares el empleo de sistemas activos para el control de la humedad relativa de los ambientes interiores puede suponer un coste elevado. Por ello, es necesario desarrollar estrategias y sistemas pasivos que permitan conseguir unas condiciones climáticas interiores adecuadas bajo criterios de sostenibilidad. De ahí el creciente interés científico que está adquiriendo el conocimiento del comportamiento higroscópico de los materiales de construcción empleados en los edificios.
Ese es precisamente el campo en el que Iñaki Gómez Arriaran, profesor de la UPV/EHU y miembro del grupo de investigación ENEDI (Energética en la Edificación) de la UPV/EHU, trabaja. Desde noviembre del año pasado se encuentra en el Laboratorio de Medios Porosos y Propiedades Termofísicas de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC), en Florianapolis, Brasil, donde, junto al profesor Saulo Guths, desarrolla una investigación sobre un material de construcción cerámico que permite amortiguar los efectos de las variaciones de humedad relativa sin necesidad de depender exclusivamente de los sistemas activos de acondicionamiento de aire para su control.
La investigación sobre ese material se centra en evaluar su potencialidad para ser empleado en los revestimientos interiores de los edificios destinados a museos y archivos de documentos, de manera que pueda actuar como regulador pasivo de la humedad. Ello conlleva la definición, desarrollo y ejecución de las técnicas de ensayo necesarias para conocer y cuantificar dicha capacidad.
En concreto, la investigación pretende conocer el comportamiento dinámico de este tipo de material frente a la humedad, lo que requiere conocer sus propiedades en cuanto al almacenamiento y transporte de humedad, así como su capacidad de amortiguamiento de las variaciones bruscas de humedad, también denominada Moisture Buffering Value (MBV).
Fuente: http://www.basqueresearch.com/berria_irakurri.asp?Berri_Kod=2140&hizk=G
Los problemas en las edificaciones derivados de la humedad se acrecientan en zonas con climas muy húmedos. En estos lugares el empleo de sistemas activos para el control de la humedad relativa de los ambientes interiores puede suponer un coste elevado. Por ello, es necesario desarrollar estrategias y sistemas pasivos que permitan conseguir unas condiciones climáticas interiores adecuadas bajo criterios de sostenibilidad. De ahí el creciente interés científico que está adquiriendo el conocimiento del comportamiento higroscópico de los materiales de construcción empleados en los edificios.
Ese es precisamente el campo en el que Iñaki Gómez Arriaran, profesor de la UPV/EHU y miembro del grupo de investigación ENEDI (Energética en la Edificación) de la UPV/EHU, trabaja. Desde noviembre del año pasado se encuentra en el Laboratorio de Medios Porosos y Propiedades Termofísicas de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC), en Florianapolis, Brasil, donde, junto al profesor Saulo Guths, desarrolla una investigación sobre un material de construcción cerámico que permite amortiguar los efectos de las variaciones de humedad relativa sin necesidad de depender exclusivamente de los sistemas activos de acondicionamiento de aire para su control.
La investigación sobre ese material se centra en evaluar su potencialidad para ser empleado en los revestimientos interiores de los edificios destinados a museos y archivos de documentos, de manera que pueda actuar como regulador pasivo de la humedad. Ello conlleva la definición, desarrollo y ejecución de las técnicas de ensayo necesarias para conocer y cuantificar dicha capacidad.
En concreto, la investigación pretende conocer el comportamiento dinámico de este tipo de material frente a la humedad, lo que requiere conocer sus propiedades en cuanto al almacenamiento y transporte de humedad, así como su capacidad de amortiguamiento de las variaciones bruscas de humedad, también denominada Moisture Buffering Value (MBV).
Fuente: http://www.basqueresearch.com/berria_irakurri.asp?Berri_Kod=2140&hizk=G
Científicos desarrollaron polímero que se repara de arañazos con la luz del sol
Moscú, 13 de marzo, RIA Novosti. Investigadores de la Universidad del Misisipi del Sur, en EEUU, desarrollaron un polímero capaz de repararse de arañazos y fisuras con la luz solar, según se desprende de un artículo publicado en la revista Science.
Se supone que el nuevo material tendrá a futuro aplicaciones muy amplias en calidad de revestimiento universal, en particular, en los coches. Los científicos han demostrado que puede restablecerse en cuestión de una hora de fisuras de 10 micrones de ancho y 50 micrones de profundidad. A partir de esta base esperan crear toda una clase de polímeros similares que puedan recuperarse de daños mayores.
Se trata de un poliuretano común y corriente al que se incorporaron las moléculas modificadas del chitosán, un componente natural presente en las conchas de crustáceos. Estas moléculas contienen anillos de oxetano que incluyen tres átomos de carbono y uno de oxígeno. Un daño mecánico provocan la ruptura de estos anillos pero sus "extremos" empiezan a actuar como nuevos centros reactivos. La luz ultravioleta, a su vez, rompe en dos cadenas una parte de los vínculos entre el chitosán y el poliuretano, generando radicales libres que se unen a los lugares reactivos del oxetano y contribuyen a la desaparición de arañazos.
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