¿Qué es un nanocompuesto?
Un nanocompuesto es un material hecho por el hombre diseñado para mejorar el rendimiento en cualquier número de aplicaciones únicas: estructurales, funcionales o cosméticas. Al igual que con otros compuestos, el nanocompuesto incluye un medio base, o matriz, compuesto de plástico, metal o cerámica combinado con nanopartículas en suspensión. Las partículas de relleno son mucho más pequeñas que las de los compuestos regulares y son del tamaño de moléculas grandes, al menos cien veces más pequeñas que el núcleo de un óvulo humano.
El medio base sólido de un nanocompuesto comienza como un líquido que se puede rociar sobre una superficie, extruir o inyectar en un molde. Las partículas de relleno funcionan según su forma: redondas, como una bola, o largas y delgadas, como un tubo. Los fullerenos, nanopartículas compuestas enteramente de átomos de carbono, como bolas de bucky o nanotubos, son órdenes de magnitud más pequeños que las fibras de carbono o los rellenos de perlas que se encuentran en los compuestos regulares. Estos fullerenos pueden transportar cualquier cantidad de moléculas reactivas utilizadas en aplicaciones medicinales.
Cuanto más pequeño es el tamaño de las partículas de relleno en suspensión dentro del medio base, mayor es el área de superficie disponible para la interacción y mayor es el potencial de afectar las propiedades del material. En las etapas de formación de nanocompuestos, el medio base debe fluir fácilmente en los moldes. Con algunas aplicaciones, el relleno debe alinearse y no interrumpir el flujo en direcciones específicas donde se requiere resistencia o conductividad. Los rellenos con relaciones altas de largo a ancho se alinean bien en el flujo de una base líquida que aún no se ha solidificado.
El área de superficie aumentada de las partículas más pequeñas en los nanocompuestos fuerza su difusión y los obliga a distribuirse de manera más uniforme, lo que da como resultado propiedades de material más consistentes. El agrupamiento de nanopartículas durante el flujo y la formación del medio base es causado por cargas atómicas residuales o cuando las partículas ramificadas se enredan a medida que fluyen entre sí. La aglomeración no deseada y desigual contribuye a tensiones residuales en el material cuando el medio base se vuelve sólido. Las distribuciones desiguales de nanopartículas en ubicaciones críticas pueden hacer que un diseño falle, deje de funcionar o se rompa. Un método que garantiza una distribución uniforme de las partículas es la sonoquímica, en la cual, en presencia de ondas de ultrasonido, se forman burbujas y colapsan, dispersando las nanopartículas de manera más uniforme.
De las muchas aplicaciones para materiales nanocompuestos, algunas de interés son electrónicas, ópticas y biomédicas. Los nanocompuestos que combinan un medio base polimérico con nanotubos de carbono se usan en el empaque de productos electrónicos que requieren carcasas para disipar las cargas eléctricas estáticas y las acumulaciones térmicas. Para la transparencia óptica, las nanopartículas de un tamaño óptimo no dispersarán la luz, sino que la dejarán pasar sin dejar de agregar resistencia al material. En fotovoltaica, cuanto más pequeñas son las partículas, mayor es la absorción solar, lo que resulta en una mayor producción de electricidad. Las nanopartículas en las lentes de contacto, formadas por una base de polímero, cambian de color según la cantidad de glucosa en el líquido lagrimal del paciente, lo que indica la necesidad de insulina de un diabético.