Mi ensayo!

Los avances que se han  obtenido en la industria química y de materiales gracias a los avances de la nanotecnología, le ha permitido al ser humano desarrollarse y poner en practica muchas de sus proyectos. Se ha  logrado crear una vasta gama de materias primas que cubren nuestras necesidades industriales, y éstas a su vez cumplen con las necesidades diarias.

El problema principal con algunos estos materiales es que tienen complejos procesos de creación o síntesis, los procesos son muy costosos, el proceso mucha contaminación, o no son tan eficientes como esperábamos etc. Los nanotubos podrían ser una solución viable a muchos de estos problemas gracias a sus propiedades y fácil síntesis en medios controlados como laboratorios.

Los nanotubos de carbono son unos ínfimos tubos formados por carbono cuyas características son fantásticas. Son relativamente fáciles de crear ya que solo hay que contar con la energía necesaria y los materiales correctos. Brindan ciertas características favorables que podrían reemplazar cierta gama de materiales que actualmente no se desempeñan tan bien como éstos en un futuro.

Aún no se cuenta con un modelo bien estructurado de cómo crearlos a gran escala, pero si se llega si se continúa investigando y desarrollando nuevos métodos de síntesis que faciliten su creación, estos polímeros podrían ser un detonante de grandes avances en la ciencia.

Los obstáculos  principales que afrontan los investigadores  es encontrar la forma más eficiente de crearlos y como trasladarlo de un modelo controlado, a pequeña escala, a u modelo industrial de gran escala. El problema más específico es cómo sintetizar solo los tubos de carbonos de una, dos o  varias capas de grafina (lámina de nanotubos) individualmente.

Las aplicaciones, aunque actualmente están reducidas a un pequeño segmento exclusivamente estructural, van a ser cada vez más grandes y con un impacto mucho más notorio.

Este ensayo argumentará a favor de la investigación de la nanotecnología, en especifico de los nanotubos y desarrollo de estos en el campo industrial. Así como el porqué vale la pena gastar tanto dinero en su producción, y el cómo van a rendir frutos.

Nanotubos de carbón.

Los nanotubos de carbón son pequeñas estructuras cilíndricas formadas por átomos de carbono. Sus propiedades los hacen bastante atractivos para los campos de nanotecnología, electrónica, óptica y muchos otros campos que tengan que ver con la aplicación de materiales. Por su gran conductividad y pequeño tamaño se pueden encontrar actualmente en bates, palos de golf entre otras cosas, formando parte de la estructura principal, lo cual mejora la rigidez de los objetos y a la vez reduciendo su peso.

Están formados por una lamina de un átomo de grosor llamada grafina, esta se enrolla de forma quiral (simétricamente) para formar  el tubo.

Estos tubos se sintetizan a partir de métodos que son relativamente fáciles de reproducir en laboratorios, pero las condiciones que requieren para su formación son tan especificas, que cuando se lleva a producción a gran escala son difíciles de replicar.

Los nanotubos pueden estar formados por una capa, dos capas o múltiples capas de grafina. Se han estado haciendo investigaciones para crear un proceso que permita fabricar solo uno de los tres tipos de nanotubos. Esto es difícil ya que la energía que se maneja para crearlos es muy grande y con tan solo un pequeño cambio en el sistema, se empiezan a  formar múltiples tipos de nanotubos. Aunque en los últimos avances del equipo de Ingeniería química y nanotecnólogos del Texas University se han podido crear “grandes” cantidades de tubos con una sola capa.

El pionero en nanotubos del UTD, Ray H. Baugham, ya ha demostrado, con una serie de experimentos, que los nanotubos tienen una dureza que no se puede comparar a ningún otro material conocido para el hombre. Él asegura que una capa de grafina puede sostener un elefante parado sobre un lápiz con la punta apoyada en la base (grafina).

Estructuralmente hablando, los nanotubos suponen una revolución gracias a su ínfimo tamaño. Se han desarrollado polímeros a partir de los nanotubos tan resistentes y con propiedades mecánicas casi perfectas. Un ejemplo de la dureza que añade a la estructura del material que se le añada, es su aplicación al Kevlar. Éste material ya es considerado uno de los más fuertes y ligeros. Al añadirle nanotubos, se crea una aleación más fuerte y aún más ligera, haciendo las eficiente..

En la Universidad de Stanford ya se logró construir el primer ordenador hecho de nanotubos. Los nanotubos actúan como un reemplazo del silicio, lo que ayudaría a reducir la huella de carbono en las industrias que producen los procesadores. Aunque el chip es lento y un poco primitivo, es el primer gran salto que se da en el uso de estos tubos.

En el Tecnológico de Nueva Jersey, se han hecho investigaciones para reemplazar el silicio en las celdas solares con nanotubos de carbono. Al reemplazar el silicio  se reducen los costos en un margen del 48%. Aparte de reducir los costos a casi la mitad, los polímeros creados a partir de nanotubos son más eficientes y fáciles de sintetizar, por lo que en un futuro la gente podría imprimir una hoja de celda solar para usarla en su casa.  Las láminas son una combinación de fullerenos (bolitas de nanotubos) que atrapan los electrones y los nanotubos en sí, que actúan como un cable de cobre haciendo que los electrones fluyan en una corriente.

Lo que el equipo de investigación espera, es que en un futuro muy cercano se pueda desarrollar un modelo que produzca a gran escala, satisfaciendo la necesidad de energía, llegando a más lugares y con un menor costo. Esto supondría una ayuda a las comunidades lejanas que actualmente esta desabastecidas y poco comunicadas.

En el MIT (Massachusetts Institute of Technology) se han desarrollado baterías de litio-ion. Los nanotubos juegan un papel importante como cátodos, aumentando la capacidad de almacenar electrones a más de 5 veces la capacidad actual lo que brinda mayor autonomía a las baterías así como una eficiencia incomparable. También han concluido que las pilas con cátodos hechos de nanotubos son hasta 10 veces mas potentes que las normales, produciendo más energía por más tiempo. Tomando en cuenta los números se puede asegurar que los nanotubos son una solución a la poca autonomía de las baterías actuales, y a la vez, una mejora en la eficiencia, ya que las baterías reducirían su índice  de contaminación.

Una de las aplicaciones más impresionantes de los nanotubos de carbono se da en una terapia contra el cáncer llamada “Kanzius cancer therapy”. En la terapia, se introducen largos nanotubos de carbono en las células cancerígenas y se les excita con ondas de radio  de alta frecuencia, lo que hace que las células vibren hasta calentarse y maten las células que la rodean. Ningún otro material podría hacer el mismo trabajo, ya que un nanotubo es 50.000 veces mas delgado que un cabello humano.

Investigadores del Rice University, Radboud University, Nijmegen Medical Centre y University of California han demostrado que los polímeros de nanotubos y sus compuestos son indicados para la buena formación del hueso y el desarrollo del mismo.

En el campo industrial hay muchos procesos químicos que son poco eficientes, tienen altos índices en la formación de desechos, no dan los resultados deseados pero aún así los seguimos utilizando nuestra dependencia hacia ellos.

Las investigaciones están demostrando  tanto teórica como experimentalmente que los nanotubos son una solución viable a muchos de estos problemas y van más allá, están demostrando ser más eficientes, desarrollando nuevas tecnologías a un menor costo, y con más aplicaciones.

Actualmente los nanotubos se encuentran en aplicación y ya están dando resultados que favorecen al desarrollo humano.

Con todas sus aplicaciones y mejoras en el mundo técnico, han ido reduciendo el impacto ambiental. 

 Los nanotubos de carbono se siguen sometiendo a pruebas rigurosas para introducirlos exitosamente en los procesos ya existentes, reemplazando los materiales obsoletos. Han permitido sobrepasar límites que jamás se pensaron con un material común.

Este material con sus características únicas ha resuelto problemas en el ámbito médico, participando en la cura a enfermedades terminales que sufren millones de personas, como el cáncer.

Por lo que considero que el futuro desarrollo de esta tecnología podría considerarse de alta importancia para los científicos.

Los investigadores ya ha notado la presencia de los nanotubos y ya saben las propiedades que brindan. De aquí en adelante solo queda seguir desarrollando esos procesos y buscar las soluciones viables para la reproducción a gran escala.