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CyTA - Instituto Leloir. Por Florencia Mangiapane

Se vienen los nanoturbos

Un equipo de investigadores estadounidenses creó nanocompuestos con gran capacidad para absorber vibraciones. Los nuevos materiales podrían servir para reducir el zumbido de parlantes y mejorar la performance de motores de autos y aeronaves, entre muchas otras aplicaciones comerciales. Expertos de Argentina, donde estos materiales están en experimentación, avizoran resultados muy promisorios.



Un reciente estudio del Rensselaer Polytechnic Institute de Nueva York sugiere que los nanotubos —tubos de escala nanométrica— incorporados a materiales tradicionales mejoran drásticamente la capacidad de estos materiales para reducir la vibración, en especial al ser sometidos a altas temperaturas, según un informe de prensa difundido por el propio Instituto.
Los nanotubos de carbono (NTC) son cilindros diminutos de una o más paredes y extremos abiertos o cerrados. Desde que se los descubrió, en 1991, no dejaron de sorprender a los investigadores por su resistencia y bajo peso, aunque tuvo que pasar más de una década para que les encontraran aplicaciones comerciales.
“El tema ha tomado gran relevancia en los últimos diez años debido a las excepcionales propiedades electrónicas, térmicas y mecánicas de los NTC. Lo novedoso de este trabajo es el hallazgo de una alta disipación de la energía mecánica en el compuesto a relativa alta deformación y alta temperatura”, señala el doctor Gerardo Rubiolo, de la Unidad de Actividad Materiales de la Comisión Nacional de Energía Atómica (Constituyentes), profesor de la UBA y la Universidad de San Martín e investigador independiente del CONICET.
Los expertos del Rensselaer, la universidad tecnológica más antigua de Estados Unidos, acaban de desarrollar los novedosos compuestos distribuyendo nanotubos en el seno de materiales poliméricos tradicionales. Los nanocompuestos obtenidos demostraron no sólo mejorar enormemente la capacidad amortiguadora de los materiales que se utilizaban hasta ahora, sino también conservar esa destreza al ser expuestos a temperaturas elevadas.
“Nuestros nuevos materiales resultaron ser excelentes amortiguadores en condiciones de alta temperatura, lo que sugiere su gran potencial para una amplia gama de aplicaciones en la fabricación de aeronaves, naves espaciales, satélites, automóviles, sensores de misiles y cualquier otra estructura expuesta a la vibración”, afirma Nikhil Koratkar, profesor adjunto de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Nuclear del Rensselaer y autor principal del trabajo, publicado en la revista especializada Nano Letters de febrero.
Hasta ahora, cuando se intentaba transferir las extraordinarias propiedades mecánicas de los NTC a materiales compuestos, los investigadores se enfrentaban con una serie de problemas, como la pobre adhesión de los nanotubos a estos materiales. Pero para Nikhil Koratkar ésta fue sólo una dificultad aparente.
“Este es un ejemplo más del trabajo científico donde un aparente fracaso se puede convertir en un excelente resultado para la aplicación tecnológica. En realidad, el fenómeno que obtuvo Koratkar es consecuencia de una pobre adhesión, que se agudiza con la temperatura, como consecuencia del desajuste de la expansión térmica entre ambos componentes del compuesto”, explica el Dr. Rubiolo
El profesor Koratkar cree que los nuevos materiales podrán utilizarse para mejorar la calidad del sonido de los parlantes de audio, porque ayudarán a reducir el zumbido producido por las notas graves. Los nanocompuestos también serán bienvenidos en el mercado deportivo.
“Los fabricantes quieren lograr que las raquetas de tenis y el mango de los palos de golf sean livianos y firmes, pero que no produzcan esa vibración tan molesta que generan cuando uno da un mal tiro”, explica Koratkar, que recibió fondos de la National Science Foundation y el Ejército de Estados Unidos para desarrollar los nuevos materiales.
Para el argentino Rubiolo, el resultado de Koratkar no debería generalizarse a todas las matrices poliméricas “porque sólo ha sido probado sobre un termoplástico”. Aun así, coincide en que las aplicaciones comerciales que se vislumbran son muy interesantes. “El hallazgo también podría aplicarse en defensa como material de alta absorción de la radiación incidente para frecuencias utilizadas en las ondas de radar”, sugiere Rubiolo.
En la Argentina no existen antecedentes en fabricación de nanocompuestos con las nuevas técnicas, ni proveedor local en escala de laboratorio capaz de suministrar el material a otros investigadores. Sin embargo, la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA ya logró algunos resultados experimentales. En el año 2003, los doctores Silvia Goyanes y Gerardo Rubiolo, del Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos del Departamento de Física iniciaron un proyecto para estudiar y fabricar nanocompuestos con resinas epoxi utilizando NTC. Los nanotubos ya fueron fabricados, con ayuda del Departamento de Industrias de la misma facultad, y el proyecto, financiado por el CONICET y la Secretaría de Ciencia y Técnica (SECyT), sigue desarrollándose.
“En el país, se está trabajando en la obtención de nanotubos. Ahora los investigadores están aprendiendo a controlar el crecimiento de los NTC y los fabrican con más eficiencia”, sostiene el ingeniero Adrián Botana, del Centro de Investigación y Desarrollo para la Industria Plástica del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI).
Rubiolo, esperanzado con el avance de la nanotecnología en el país, también manifiesta: “Las Facultades de Ciencias Exactas e Ingeniería de las universidades argentinas y otras instituciones gubernamentales como CNEA, INTI, CITEFA e incluso INTA tienen capacidad intelectual y equipamiento para iniciar el desarrollo de temas vinculados a la nanotecnología y de hecho lo están haciendo desde hace al menos cinco años”.
“La industria ha comenzado a tomar nota de las propiedades únicas de los NTC —agrega Botana, del INTI—. Sin embargo, todavía hay que superar muchas barreras tecnológicas. Los nanotubos de alta calidad sólo pueden producirse en cantidades muy limitadas y el hollín de nanotubos comerciales puede llegar a costar 10 veces más que el oro.”
En este momento, reconocidos centros del CONICET de Mar del Plata y Bahía Blanca están trabajando en nanocompuestos, aunque no con nanotubos de carbono. En INTEMA y PLAPIQUI, por ejemplo, se fabrican y estudian compuestos de resinas fenólicas y epoxi con arcillas de tamaño nanométrico para ser usados como recubrimientos resistentes al desgaste y a la temperatura. Estos materiales sirven para recubrir los tubos de extracción de petróleo y también se utilizan en la industria alimenticia como recubrimientos internos de las latas de conservas.
“La investigación y el desarrollo de este tipo de materiales tiene un cuello de botella en el financiamiento para comprar equipos capaces de resolver la medición de magnitudes a escala nanométrica. El problema empezó a solucionarse el año pasado cuando la SECyT declaró área de vacancia a la nanotecnología y promovió la financiación de cuatro redes de investigación específica, incluyendo el desarrollo de nanocompuestos con NTC”, concluye Rubiolo.




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