La nanotecnología trata con materiales y máquinas en una escala increíblemente pequeña. Para obtener más información sobre la nanotecnología, consulte este video de HowStuffWorks. Cuando escucha la palabra "nanotecnología", ¿qué le viene a la mente? ¿Pequeños robots que parecen insectos? ¿Un mundo invadido por una sustancia viscosa gris? ¿Visiones futuristas de creaciones microscópicas nadando a través de su torrente sanguíneo para detectar infecciones? Si bien la mayoría de nosotros hemos oído hablar de la diminuta ciencia de la nanotecnología, no siempre está claro de qué se trata todo este pequeño asunto.
Lo primero que confunde acerca de la nanotecnología es que no es una escuela de ciencia en particular. Se refiere a cualquiera de las ciencias, cuando se realiza en una escala determinada. En la práctica, el prefijo "nano" se refiere al tamaño de los materiales en los que las leyes regulares de la física se rompen y los efectos cuánticos (o nanoefectos) toman el control:la gravedad es menos importante y la energía electromagnética funciona de manera diferente.
Si eso suena loco, piénselo de esta manera:un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, y los efectos de la gravedad y el electromagnetismo se vuelven relativamente insignificantes cuando se trata de algo de menos de cien nanómetros de tamaño. A esa escala, las diferencias con el mundo que conocemos son tan drásticas que son casi inimaginables.
La nanotecnología ahora se está aplicando a los materiales de construcción. Es una ciencia relativamente nueva, pero que ya está afectando la fabricación de materiales de construcción con los que está familiarizado:vidrio, acero, hormigón, revestimientos e incluso madera. La mezcla de partículas de nanotecnología con estos materiales produce una serie de efectos beneficiosos.
Desde la fabricación de hormigón y vidrio que protege contra el fuego, hasta dar resistencia a la madera y el acero en densidades mucho más bajas, e incluso hacer que nuestro vidrio y cemento sean autolimpiantes, la nanotecnología nos está ayudando a construir un mundo más seguro, más limpio y más eficiente.
Contenido- Los materiales de construcción de la nanotecnología
- Nanopartículas aún más inteligentes
- El futuro de la nanotecnología y la construcción
- Nota del autor
Los materiales de construcción de la nanotecnología
Para un ejemplo concreto (perdonen el juego de palabras) de la nanotecnología en funcionamiento, tomemos el dióxido de titanio (TiO2). Es un pigmento blanco que se ha utilizado durante mucho tiempo en revestimientos de hormigón y vidrio para una variedad de propósitos, lo que califica su uso como nanotecnología. TiO2 absorbe los rayos UV, manteniendo el concreto limpio y blanco. El TiO2 también acorrala y descompone las partículas en el aire, incluidas las partículas que forman la contaminación, por lo que mezclarlo con el asfalto significa que la carretera misma ayuda a limpiar el medio ambiente. El TiO2 también se usa en una variedad de productos para la construcción de viviendas para ayudar a mantener las cosas estériles al consumir bacterias. Incluso se puede usar para crear vidrios que se desempañan y se limpian solos, a través de un nanoefecto en el que la absorción de la luz ultravioleta hace que el vidrio sea atractivo para el agua:la humedad se acumula, se acumula y se desliza, eliminando la suciedad y dejando una superficie fuerte y limpia. .
Otros tipos de nanopartículas, que son partículas que mezclamos con otros materiales o que usamos solas, y que se definen por tener menos de 200 nanómetros en al menos una dimensión, incluyen nanotubos de carbono, que son estructuras autoensamblables que usan las propiedades de cristalización únicas del carbono para formar materiales increíblemente fuertes. Descubiertos por primera vez en Rusia en 1952 y luego ignorados hasta la década de 1990, los nanotubos de carbono tienen una sexta parte de la densidad del acero, pero pueden ser de ocho a 100 veces más fuertes [fuente:Kurzweil].
Nanopartículas aún más inteligentes
Una de las esperanzas de los investigadores en nanotecnología es desarrollar materiales de construcción para que las carreteras del futuro puedan auto- reparar. ¡No más baches! Otro subconjunto de nanopartículas, llamados puntos cuánticos, combina el diminuto poder cuántico de la nanotecnología con la capacidad de conducir electricidad. La miríada de aplicaciones potenciales para estos pequeños es casi inimaginable, pero las primeras aplicaciones incluyen "agregado inteligente", un tipo de concreto para carreteras que en realidad puede informar dónde se está debilitando o rompiendo. Al analizar el campo eléctrico de bajo nivel de una estructura, como una carretera, incrustada con estos pequeños tipos, puede obtener una lectura de su estado; no es diferente a la pantalla de una calculadora antigua. Debido a que las nanopartículas se alinean naturalmente entre sí en función de sus propiedades químicas y termodinámicas, los científicos pueden manipular esas propiedades para crear caminos o edificios hechos de agregados inteligentes que realmente pueden repararse a sí mismos.
O está la nanosílice, un silicato artificial (SiO2, un material de construcción clásico) que, cuando se mezcla con el hormigón, utiliza la atracción cuántica entre sus partículas para aumentar la resistencia entre tres y seis veces sin aumentar la densidad del hormigón. Es como una red de energía cuántica que mantiene todo unido. El SiO2 también es un ingrediente útil o un revestimiento para vidrio u hormigón que necesita protección contra incendios:cuando se calienta, realinea sus partículas en una estructura mucho más rígida e ignífuga.
El futuro de la nanotecnología y la construcción
Debido a que muchas partículas de nanotecnología se alinean naturalmente de una manera que parece como si se estuvieran autoensamblando, y debido a que estas partículas consisten en los mismos ingredientes básicos que los materiales que están reforzando, estos aditivos aparentemente futuristas pueden eliminar gran parte de la costes laborales y medioambientales derivados de la creación de productos industriales. Una gran parte del impacto ambiental de la producción de concreto, por ejemplo, implica golpear rocas grandes en tamaños más pequeños medidos con precisión para diferentes trabajos. Pero cuando comienza con partículas diminutas que aumentan la resistencia sin agregar densidad, elimina gran parte de esa energía y tiempo invertido, lo que significa que las fábricas de concreto pueden hacer un trabajo más inteligente y limpio.
Y dado que muchos de estos materiales son más duraderos una vez que están en el mundo, algunos incluso ayudan a revertir los daños por contaminación, contribuyen a la sostenibilidad incluso después de que se venden y se utilizan en proyectos de construcción. Debido a que los efectos cuánticos de muchos de estos materiales han sido estudiados y bien documentados, y debido a que se han usado y mejorado de manera segura desde la década de 1990, los científicos pueden calibrar de manera más perfecta los mejores usos y mezclas de materiales manipulados con nanotecnología para un proceso de construcción mucho más inteligente con el medio ambiente.
Pero la industria de la construcción es, después de todo, una de las profesiones más antiguas y trabaja con los materiales más atemporales disponibles (piedra y madera) con éxito regular. Muy poco de la industria de la construcción, a nivel mundial, se preocupa por la investigación y el desarrollo de la nanotecnología. Después de todo, la construcción es necesaria en todas partes y han estado haciendo un buen trabajo desde el comienzo de la civilización humana con lo que tienen.
Al igual que con cualquier desarrollo ecológico o que cambie la industria, el uso de la nanotecnología es una carrera lenta pero constante. Pero el cambio tiende a acelerarse con el tiempo, y con el impulso hacia estrategias de construcción globales más baratas y ecológicas, las probabilidades de que eventualmente veamos la integración de la nanotecnología en la construcción expandirse significativamente en la próxima década son buenas.
Mientras tanto, no se sorprenda si, en su próxima visita al centro de mejoras para el hogar, ve algunas de estas aplicaciones utilizadas en productos con los que creía que ya estaba familiarizado. El futuro no viene en una caja brillantemente etiquetada marcada EL FUTURO. Aparece después de ser probado en el mercado, diseñado, renombrado y hecho para parecerse al mundo que ya conocemos, pero eso no lo hace menos emocionante.
Nota del autor
Como alguien con un interés de larga data en la construcción ecológica y la arquitectura moderna, me entusiasmó la oportunidad de aprender más sobre estas aplicaciones particulares de la nanotecnología. Hay tanto que nos ofrece la nanotecnología, desde la biomedicina hasta el transporte, que un desarrollo en cualquier campo ayuda a contribuir a la ciencia en general, lo que significa que conduce a beneficios para todos nosotros.
Más enlaces excelentes
- Nanotecnología y Construcción
- Todo lo que siempre quiso saber sobre nanotecnología
Fuentes
- Chang, Kenneth. "Los nanocables pueden conducir a chips de computadora ultrarrápidos". New York Times, noviembre de 2001. (23 de febrero de 2012) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html? res=9D06E4DF1638F93AA35752C1A9679C8B63
- "Las carreteras de producción de energía hechas de células solares y vidrio pueden ser la solución a las emisiones de carbono y el cambio climático". Azonano.com. 2012. (23 de febrero de 2012) http://www.azonano.com/Details.asp?ArticleID=1969
- Hassan, P.I. Marwa, Louay N. Mohammad, et al. "Un concepto innovador en la preparación de mezclas de asfalto caliente fotocatalíticas altamente sostenibles" Actas de la Conferencia de investigación e innovación en ingeniería de NSF de 2011, Atlanta, Georgia. Noviembre de 2010. (6 de marzo de 2012) http://www.pureti.com/pdfs/PURETI+on+Asphalt+-+NSF11-Paper+f+Nov+2010+LSU.pdf
- Kurzweil, Ray. "El debate de Drexler-Smalley sobre el ensamblaje molecular". Kurzweil AI, diciembre de 2003. (23 de febrero de 2012) http://www.kurzweilai.net/articles/art0604.html
- Mann, Surinder. "Nanotecnología y Construcción". Informe Nanoforum. Noviembre de 2006. (23 de febrero de 2012) http://www.nanoforum.org/dateien/temp/Nanotech%20and%20Construction%20Nanoforum%20report.pdf?06032012231658
- "Introducción a los puntos cuánticos". Tecnologías evidentes. 2012. (23 de febrero de 2012) http://www.evidenttech.com/qdot-definition/quantum-dot-introduction.php