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Antes de empezar a hablar de los nanomateriales de carbono...¿Qué son los nanomateriales?

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Antes de empezar a hablar de los nanomateriales de carbono...¿Qué son los nanomateriales?

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Ciència en 1': ¿Qué son y para qué sirven los nanomateriales?

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Los nanomateriales de carbono son alótropos del carbono. Están formados por capas grafénicas.

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Los nanomateriales de carbono son alótropos del carbono. Están formados por capas grafénicas.

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Existen distintos tipos de nanomateriales de carbono. Si las láminas grafénicas forman un cilindro o varios cilindros concéntricos, tendremos nanotubos de carbono. Otras disposiciones darán lugar a nanofibras de carbono.  Si tenemos una capa abierta estamos ante una lámina individual de grafeno.

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Existen distintos tipos de nanomateriales de carbono. Si las láminas grafénicas forman un cilindro o varios cilindros concéntricos, tendremos nanotubos de carbono. Otras disposiciones darán lugar a nanofibras de carbono.  Si tenemos una capa abierta estamos ante una lámina individual de grafeno.

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Una de las aplicaciones de los nanomateriales de carbono de mayor interés para la vida cotidiana son los nanocompuestos. Los nanocompuestos son matrices a las que se incorporan nanomateriales. Por ejemplo, los nanomateriales de carbono se añaden como aditivo a a los polímeros (plásticos, resinas, adhesivos, pinturas) para mejorar algunas de sus propiedades como la conductividad eléctrica o la resistencia mecánica. 

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Una de las aplicaciones de los nanomateriales de carbono de mayor interés para la vida cotidiana son los nanocompuestos. Los nanocompuestos son matrices a las que se incorporan nanomateriales. Por ejemplo, los nanomateriales de carbono se añaden como aditivo a a los polímeros (plásticos, resinas, adhesivos, pinturas) para mejorar algunas de sus propiedades como la conductividad eléctrica o la resistencia mecánica. 

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El aeroespacial, aeronáutico, de automoción, de los deportes o de alimentación son algunos de los sectores donde encuentran aplicación los nanocompuestos.

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Para conseguir las propiedades óptimas hay que conseguir una buena mezcla polímero-nanomaterial, que asegure la dispersión más adecuada.

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Para conseguir las propiedades óptimas hay que conseguir una buena mezcla polímero-nanomaterial, que asegure la dispersión más adecuada.

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Además de los nanocompuestos, existen otras aplicaciones de los nanomateriales de carbono muy interesantes y sorprendentes. ¿Llegarán algún día a ser una realidad en el mercado?

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Además de los nanocompuestos, existen otras aplicaciones de los nanomateriales de carbono muy interesantes y sorprendentes. ¿Llegarán algún día a ser una realidad en el mercado?

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La electrónica de película fina laminada sobre la piel humana para la detección no invasiva, específica y multifuncional es un sistema portátil ideal para el control de la salud y las tecnologías de la información. Sin embargo, sigue siendo un reto crítico fabricar sensores ultrafinos y conformes a la piel con alta imperceptibilidad y sensibilidad.

Los científicos de materiales de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología ( KAUST) han desarrollado una electrónica vestible tan fina y flexible que puede llevarse sobre la piel humana como biosensor.

Este importante avance en e-skin o piel electrónica, podría constituir la base de una nueva forma de biosensor sobre la piel.

"La piel desempeña un papel fundamental en nuestras interacciones con el mundo", afirma Vincent Tung, de la KAUST, que dirigió el trabajo. "Recrear sus propiedades en una piel electrónica podría tener profundas implicaciones para la electrónica vestible, así como para las prótesis sensoriales, la blanda y las interfaces hombre-máquina".

A pesar de los considerables esfuerzos de investigación, ha sido muy difícil crear materiales adecuados, que deben ser fuertes y muy sensibles pero imperceptibles cuando se aplican a la piel.
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En su investigación, Tung y sus colaboradores han demostrado que un nanomaterial de carbono llamado sustituido por ( HsGDY) podría ser ideal para esta tarea. Esta lámina bidimensional de átomos de carbono tiene similitudes con el en cuanto a su resistencia y conductividad eléctrica, pero también presenta diferencias clave.

La apretada estructura de carbono en forma de panal del confiere rigidez al material. Por otro lado, la estructura atómica en forma de isla del HsGDY, con regiones rígidas conectadas por finos puentes de polímero, debería proporcionar, en teoría, una suavidad y flexibilidad inherentes ideales para aplicaciones sobre la piel.

"La aplicación del HsGDY en la piel electrónica ha sido pregonada durante mucho tiempo por los teóricos, pero aún no se había demostrado experimentalmente", afirma Tung. El equipo desarrolló primero una novedosa estrategia sintética para formar grandes láminas uniformes de HsGDY. "La clave fue el uso de un catalizador de monocristalino de estructura atómica para acoplar los bloques moleculares del material", explica Tung.
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El material resultante era altamente flexible, estirable y mecánicamente duradero. "Con un grosor de unos 18 nanómetros, nuestra piel electrónica es una fracción del grosor de la piel humana, lo que permite un contacto conformado y una adhesión a largo plazo al cuerpo con la máxima flexibilidad y comodidad", afirma Tung.

La estructura atómica en forma de isla del nanomaterial no sólo contribuye a la naturaleza suave y flexible del HsGDY, sino que también es clave para sus propiedades electrónicas.

Los puentes forman canales de conducción ultrafinos que se deforman con facilidad, lo que da lugar a cambios significativos en la señal eléctrica cuando el material se estira con un toque suave o incluso con un cambio de temperatura. La excelente sensibilidad y conformabilidad permiten visualizar la diminuta deformación causada por la diferencia de temperatura entre la inhalación y la exhalación, lo que muestra un potencial prometedor para las aplicaciones clínicas prácticas.
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Los nuevos nanomateriales de carbono que pueden llevarse en la piel humana como biosensores

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