Materiales del futuro. Nanopartículas con propiedades avanzadas

Dotar a materiales tradicionales de nuevas propiedades ha sido siempre un gran reto. Desde hace algún tiempo se ha venido hablando de como la nanotecnología iba a cambiar el entorno que nos rodea. En el mundo de los plásticos la cuestión no es muy diferente. La inclusión de una nueva tecnología en la industria siempre es algo que se inicia muy lentamente, pero desde AIMPLAS se apostó fuerte por esta tecnología desde el principio. Gracias a ello, desde el Departamento de Síntesis, se cuenta ahora con una gran experiencia en este ámbito.

Ahora que la escala nano está de moda, y está siendo aplicada de manera efectiva en la industria, se han aunado los esfuerzos por encontrar nuevas propiedades. Aunque no existe un consenso internacional sobre ello, la comisión europea adoptó recientemente una recomendación para la definición de nanomaterial en la directiva 2011/696/EU: “material natural, secundario o fabricado que contenga partículas sueltas o formando un agregado o aglomerado y en el que el 50% o más de las partículas en la granulometría presente una o más dimensiones externas en el intervalo de tamaños comprendido entre 1 y 100nm”. Para hacerse una idea, el tamaño medio de las células humanas es de hasta 500 veces mayor que el de una nanopartícula.

Nanotecnología en la industria del plástico

Las nanopartículas más empleadas en el mundo del plástico, a nivel industrial, son las basadas en dióxido de silicio, metales y sus óxidos, las arcillosas, dendrímeros, así como las basadas en carbono. Las propiedades de estas partículas radican en su gran superficie específica; lógicamente la relación superficie-volumen es inversamente proporcional al tamaño de estas. Muchas de las propiedades que pueden conseguirse son: difracción lumínica, conductividad, coloración, liberación prolongada de medicamentos, transporte de sustancias, hidrofobicidad, omnifobicidad e hidrofilia, transparencia, retardancia a la llama, resistencia al rayado, propiedades mecánicas, aislamiento, reducción de la permeabilidad a gases, antimicrobicidad, reciclabilidad, catálisis, absorbancia de luz UV, propiedades termocrómicas, comportamiento radiante, bajo coeficiente de fricción, propiedades autolimpiables, antifouling y auto-reparantes, sensoriales, etc.

Actualmente, debido al amplio espectro de aplicaciones, se esté investigando para hacer un cribado acerca de qué propiedades confieren los diferentes tamaños, materiales y morfologías a estas. Desde AIMPLAS, se sintetizan o modifican estas partículas para obtener algunas de estas propiedades, aplicándolas gracias a ellas a sectores tan diversos como el médico, farmacéutico, alimentario, automoción, aeronáutico, cosmético, energético, industria del calzado, papelera, fotográfica, textil, de envase o de la construcción entre otros.

Además de realizar la síntesis de estos materiales, en nuestro centro se están funcionalizando estas partículas; esto es, dotarlas de grupos funcionales capaces de reaccionar con grupos de otros materiales, para que así queden anclados en la matriz polimérica donde serán finalmente utilizadas. Gracias a ello, es posible portar otras sustancias en su superficie con el fin de ser liberadas a posteriori e interactuar con el entorno en el que se encuentran.

Pero no solo su síntesis constituye un reto. Dispersarlas es también otro de los puntos clave en su posterior rendimiento. Para ello, desde el Departamento de Compounding se realizan estudios con el fin de que estas partículas puedan quedar perfectamente dispersas en el material que después será procesado, bien por extrusión, o bien por inyección. Además, gracias a la experiencia de los técnicos del centro, se elaboran los correspondientes ensayos necesarios para poder cumplir con la legislación vigente para este tipo de partículas. El REACH es el reglamento encargado a nivel europeo de establecer usos y aplicaciones, puesto que al ser materiales de reciente inclusión en la industria, el seguimiento que se realiza de ellas es muy exhaustivo.

Además de todo ello, desde AIMPLAS se tiene la capacidad de realizar la síntesis de estás nanopartículas de modo que sean biodegradables. Esto conlleva innumerables beneficios en su aplicación, pues se puede asegurar que no dejarán residuos contaminantes. Gracias a ello, podrán ser utilizadas en aplicaciones para las cuales es necesario que después de un cierto tiempo el material del que están compuestas se degrade al haber acometido su finalidad.

La síntesis de estas partículas se realiza por diferentes tecnologías como pueden ser la evaporación del disolvente, por nanoprecipitación, por emulsificación o por polimerización entre otras. Gracias a ello es posible controlar diferentes factores como pueden ser el tamaño, la forma, la biodegradabilidad o morfología (napartículas, nanocápsulas, nanohilos o nanotubos entre otros). En el caso de las nanocápsulas, estas se realizan con el fin de albergar en su interior otras sustancias activas capaces de interactuar con el medio en el que son liberadas.

En definitiva. las nanopartículas se han convertido en un material el cual, gracias a sus propiedades, puede modificar el comportamiento de cualquier otro material tradicional, y dotarle unas características que lo harán atractivo para aplicaciones antes impensables.

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