Aunque en un principio los costos del procesamiento de nano polímeros para pinturas restringían su uso, hoy son muchas las aplicaciones que se han desarrollado, incluso en América Latina.
por Vanesa Restrepo
Hace un par de años hablar de nanotecnología implicaba pensar en altos costos y proyectos imposibles para América Latina, incluso en estas mismas páginas nos referimos al poco desarrollo que este tipo de aplicaciones habían tenido en la región. Pero hoy la situación es diferente y se han encontrado grandes avances y soluciones con compuestos propios, derivados de plantas y materiales propios de la zona que reducen los costos de importación.
Las noticias de nuevos desarrollos llegan desde diferentes lugares del continente. En Colombia, por ejemplo, estudiantes de la Universidad Pontificia Bolivariana experimentan aplicaciones con nano fibras derivadas de las plantas de banana, en Brasil desarrollan nano celdas fotovoltaicas para aprovechar la energía solar y en Argentina evalúan las propiedades de un nuevo recubrimiento auto regenerador, sólo por citar algunos de los ejemplos más notorios.
Desde el inicio
Aunque el concepto de “nanotecnología” es más bien reciente, sus aplicaciones se han logrado registrar casos como el de la Copa de Licurgo, un elemento decorativo romano del siglo IV antes de Cristo, que hoy reposa en el Museo Británico y que se caracteriza por cambiar de color (entre rojo y verde) de acuerdo con la luz que refleje. La causa del efecto es la presencia de nano partículas de oro y plata en el vidrio con el que se fabricó la copa.
Ya en los años 40 la industria registró las primeras nano partículas sintéticas de negro de humo y sílica fume. Pero fue sólo hasta 1974 cuando se empezó a hablar de nano compuestos y nano partículas, luego de que el ingeniero japonés Norio Taniguchi acuñara el término "nano-tecnología" en un trabajo publicado en el Proceeding of the International Conference of Production and Engineering.
Desde entonces se han desarrollado innumerables aplicaciones en diferentes campos del conocimiento incluyendo, por supuesto, el control de corrosión y la protección de superficies mediante recubrimientos con propiedades especiales.
Compuestos de hoy
Una de las personas que se ha dedicado a estudiar la nanotecnología es Julián Restrepo, doctor en Química Sostenible de la Universitat Jaumet en España. Restrepo define los nano compuestos como materiales poliméricos (termoestables, termoplásticos o elastoméricos) o inorgánicos a nanoescala; es decir, que su tamaño es equivalente a una millonésima parte de un metro (10-9).
Durante su más reciente presentación sobre nanotecnología en el marco de Cubrecol Américas 2011, Restrepo explicó que estos nano compuestos proveen a los recubrimientos propiedades mejoradas, tales como:
* Más resistencia al desgaste (pisos), al rayado (autos) y a la abrasión (pisos), al impacto y aumentan la resistencia al craqueo.
* Mejoran la resistencia al impacto ambiental en exteriores y aportan un mejor desempeño frente a los rayos UV.
* Mejoran la capacidad de barrera a gases y vapores.
* Incrementan la adherencia.
* Aportan más estabilidad térmica, resistencia al fuego y permiten la formulación de pinturas ignífugas.
* Agregan un efecto antimicrobiano, antiviral, fungicida, algicida, antimoho, antihongos,
Antibacterial y acaricida.
* Permiten la aplicación de nano capas (capas de diferentes materiales a escala nano que brindan mejor protección a la superficie).
* Proveen mejor calidad del aire, por su efecto purificador.
* Formulación de recubrimientos que reducen las enfermedades relacionadas con alergias y pinturas ambientalmente amigables.
* Permiten la formulación de pinturas fotocatalíticas anti-olor.
* Mejoran las propiedades anticorrosivas.
* Permiten la formulación de “pinturas estirables” y con capacidad de absorber choques térmicos.
* Mejoran resistencia al agua y al ensuciamiento, permitiendo disminuir los ciclos
de limpieza y de mantenimiento.
* Reducen la imprimación y “coating processing”.
* Aplicaciones en bio-fouling.
* Formulación de pinturas anti-grafiti, con resistencia al polvo, grasa, aceites, suciedad.
Esas características especiales de regeneración, resistencia al polvo y antimicrobianas hacen que las aplicaciones en el sector automotriz y de salud (recubrimientos para salas limpias y hospitales en general) hayan ganado mercado en los últimos años.
Un ejemplo es el vehículo Audi A9, cuya pintura incorpora nano compuestos que le permiten cambiar de color con sólo tocar un botón y auto repararse en caso de rayones. Otras marcas como BMW y Nissan también han desarrollado pintura con nanotecnología para sus vehículos, concentrándose en la auto limpieza y la regeneración de la película en caso de daños en la superficie.
En el campo de la generación de energía los recubrimientos nanotecnológicos, explica Restrepo, también tienen un gran futuro pues a hoy se ha logrado desarrollar una serie de recubrimientos que al ser aplicados se convierten en nano celdas fotovoltaicas que capturan la energía solar para recargar baterías de vehículos, alimentar el sistema eléctrico de una casa o proveer calor al usuario de una prenda especial.
En Inglaterra ya se desarrolló un recubrimiento en spray que, al ser rociado sobre metales en los techos, permite generar energía para abastecer una edificación. “El material está basado en nano estructuras de óxido de titanio con un colorante que imita la fotosíntesis de las plantas y carece de silicio, siendo más barato que las placas solares convencionales”, explica Julián Restrepo.
Pros y contras
Aunque hasta ahora se desconoce de efectos adversos en el ser humano o el medio ambiente, las aplicaciones nanotecnológicas modernas sí tienen un par de contras que surgen de sus propiedades físicas y que pueden limitar el desempeño de un recubrimiento.
De acuerdo con Piedad Gañán, decana de la Escuela de Ingenierías de la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB), en Medellín, es clave el proceso de síntesis de los nano polímeros, pues la homogeneidad y regularidad obtenidas durante ese proceso controlarán su desempeño físico y mecánico.
“La efectividad en el desarrollo de nano materiales se encuentra condicionada, sin lugar a dudas, a la efectividad que se alcance para lograr obtener las partículas dispersas dentro del sistema polimérico”, explica Gañán y agrega que es necesario verificar cada etapa de tratamiento del nano compuesto para minimizar las posibilidades de tener problemas como defectos en la dispersión, la transmisión de carga, la adhesión y la alineación; defectos en los procesos de fabricación, remoción de solventes, alteraciones en los aditivos, formación de aglomerados, entre otros.
La Decana también compartió con los asistentes a Cubrecol Américas algunos de los proyectos de investigación en nanotecnología que viene liderando. Allí explicó que la principal desventaja de los nano polímeros usados en la fabricación de recubrimientos es su fuerte carácter hidrofílico o hidrofóbico, así como una baja adhesión y la formación de agregados o aglomeraciones. Sin embargo estos inconvenientes pueden ser subsanados mediante el tratamiento de la nano carga,
Para destacar
Nano materiales usados hoy
De acuerdo con las propiedades que desee adicionarse a un recubrimiento, se seleccionará el material más adecuado. Actualmente en el mercado se encuentra una amplia variedad de polímeros con propiedades a escala nano; entre ellos los más destacados son:
* Cloruro de plata con dióxido de titanio: permite formular pinturas antibacteriales e higiénicas para restaurantes, hoteles y hospitales.
* Óxidos de hierro sintéticos: absorben la radiación UV y son transparentes, por lo que son usados para la protección de maderas.
* Dióxido de titanio: a nanoescala, este pigmento descompone partículas orgánicas contaminantes, por lo que se usa en pinturas auto limpiables que eliminan la suciedad con ayuda del agua lluvia. También tiene propiedades antibacteriales.
* Sulfuro de zinc: es resistente al impacto.
* Dióxido de silicio: mejora la resistencia al rayado y aporta dureza a la película.
* Óxido de cobre: agrega efecto antimicrobiano a la pintura.
* Óxidos de indio, antimonio y estaño: absorben la radiación infrarroja y tienen efecto anti estático.
* Óxido de zinc: mejora la estabilidad a los rayos UV y resiste ataques microbianos.
* Óxido de aluminio: mejora las propiedades mecánicas del recubrimiento.
Para destacar
Efectos asombrosos
El efecto Lotus es uno de los mayores logros de la nanotecnología y su uso se ha extendido por todo el mundo. Dicho efecto resulta de una manipulación superficial a escala nano que forma una superficie repelente a la suciedad. “La pintura se aplica con una capa extremadamente fina otorgando la hidrofobicidad de la hoja del lotus”, explica el doctor en Química Sostenible, Julián Restrepo.
Pero hace apenas un par de meses se logró desarrollar una pintura inspirada en las propiedades de una planta carnívora común en Norteamérica, la cual utiliza el agua como repelente de líquidos mediante la formación de una especie de película protectora con ella.
Esta pintura desarrollada por científicos de la Universidad de Harvard funciona a temperaturas extremas y en alta presión, por lo que podría usarse en aplicaciones anti incrustantes, anti hielo, biomédicas y hasta en el sector industrial.
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