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Aporte de un investigador de la plata para obtener nanomateriales
Un investigador del Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC) de La Plata logró obtener nanomateriales utilizando insumos y equipos comerciales.

Los nanomateriales son sólidos que tienen dimensio¬nes inferiores a 100 millonési-mas de milímetro y están dando lugar a nuevas tecnologías. Actual¬mente se elaboran mayoritariamente en laboratorios científi¬cos, pero un investi¬gador del Centro de Tecno¬lo¬gía de Recursos Minerales y Cerá¬mica (CETMIC) de La Plata logró obtener nanomateriales utilizando insumos y equipos comerciales. Este desarrollo acerca su producción a la escala indus¬trial.
Un nanómetro equivale a una millonésima de milímetro y las partículas de sólidos de estas dimensiones tienen una relación entre superficie y volumen muy elevada, lo que determina una gran reactividad química. Además sus propieda¬des físicas (eléctri¬cas, magnéti¬cas, ópti¬cas, etc.) son diferentes de las de los materiales de dimensio¬nes "macro". Esto posibilita gran variedad de aplicacio¬nes técnicas y de allí el gran interés actual en la producción y estudio de nanomateriales.
"Uno de los desafíos actuales es pasar de nanopartículas a materiales de mayores dimensiones que conserven sus propiedades. Por eso investigamos cómo producir láminas pequeñas soldando nanoesferitas a altas tempe¬raturas, sin que queden poros entre ellas. Lo novedoso del trabajo es que pudimos hacerlo empleando nanopartículas de zirconia (óxido de zirconio), un molino de alta energía y hornos, que son produci¬dos por firmas comerciales. Esto facilita la trans¬ferencia de la técnica a la industria, porque sintetizar el nanopolvo es difícil y costoso", nos explica el doctor Gustavo Suárez, integrante del CETMIC.
El proceso se llama sinterización. Las altas temperaturas a las que se realiza la sinterización favorecen que los granos aumenten de tamaño y esto perjudica las propiedades buscadas en los nanomateriales. Por ello es funda¬mental que el tamaño de los granos permanezca en las dimensiones "nano".
 

UN ENFOQUE INNOVADOR
"Estudiando los antecedentes de la investigación Suárez observó que en muchos laboratorios se sintetizaban partículas de tamaño inferior a 30 nanóme¬tros, pero que al aplicarles el proceso de sinteriza¬ción para unirlas y lograr una pieza de mayor tamaño, los granos crecían hasta llegar a cerca de los 100 nanóme¬tros. Resolvió entonces trabajar con nano¬pol¬vos produ¬ci¬dos comer¬cialmente, de menos de 70 nanómetros de diámetro, y perfeccio¬nó el método de procesamiento y sinterización para lograr que los granos del material obtenido no supera¬ran los 90 nanóme¬tros", detalla el doctor Alberto Scian, director del CETMIC.
Suárez realizó gran parte de este desarrollo en el CETMIC bajo la dirección del Dr. Esteban F. Aglietti y parte en el Instituto Nacional para la Ciencia de los Materiales (NIMS) de Japón, un país que está en la vanguardia de la tecnología de los materiales cerámicos. Allí trabajó bajo la dirección del doctor Yoshio Sakka, director centro de nanocerámicos en NIMS y líder del grupo de procesamiento de partículas finas y pudo utilizar el moderno equipamiento de sus laboratorios.

Uno de los obstáculos que debió superar el investigador es que las nanoparticulas tienden a aglomerarse. Para separarlas, Suárez debió perfeccio¬nar una técnica para dispersarlas homogéneamente en un líquido acuoso, con un "molino de disper¬sión sub micrónico de alta energía". Luego extrajo el líquido para lograr una buena compacta¬ción de las partículas y finalmente las sinterizó. Realizó estas opera¬ciones aplicando técnicas que no requieren hornos de laboratorio muy sofistica¬dos, sino en las que puede usarse hornos industriales y así obtener mayor número de partidas de material diarias.
NANOTUBOS DE CARBONO
Una vez que se logró un material de zirconia de estructura "nano", se buscó integrar en él nanotubos de carbono, formando un tipo de material llamado "composito". Estos nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito enrolladas sobre sí mismas. Su diámetro es de algunos nanometros y su longitud puede alcanzar hasta un milímetro. Tienen gran variedad de propie¬dades electrónicas, térmicas y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud y la forma de enrollamiento, por lo que tienen muchas aplicaciones potenciales.
Es difícil lograr una buena dispersión de nanotubos de carbono en cerámi-cos, ya que se aglomeran entre sí; al extraer el agua esto genera porosidades cuando se trata de conformar el material. Pero conseguir una buena dispersión de los nanotu¬bos es fundamental para lograr buenas propiedades de conduc¬tividad eléctri¬ca y térmica y de resistencia mecánica. "En la mayoría de las investigacio-nes conocidas se logró dispersar 1% en peso de nanotubos en cerámicos. Sin embargo empleando nuestra técnica de trabajo obtuvimos compositos con un 10% de nanotubos dispersos en el material", se entusiasma Suárez.
Añade que los resulta¬dos de la investi¬gación fueron comunicados en publica¬ciones científi¬cas. También fueron presen¬tados en mayo de este año en la Facul¬tad de Cien¬cias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata y así obtuvo su docto¬rado en Química. Ahora Suárez aspira a desarrollar este tipo de mate¬riales en el CET¬MIC, lo que se vería favorecido si se concreta un convenio de colaboración con el NIMS de Japón.
Irene Maier (CIC)

 

Actualizado el 02/03/2015