Nanopartículas

¿Cómo se mide el tamaño de las nanopartículas?

Para considerar una partícula como una nanopartícula, es necesario determinar con precisión su tamaño. La elección de la técnica de medida dependerá tanto del rango de tamaño como de la propiedad física que se quiera analizar y del estado de la muestra, ya sea en suspensión líquida o en forma de polvo.

En NaneMateria disponemos de diferentes técnicas para la medición y caracterización de nanopartículas, entre las que destacan:

• Difracción Láser: rango de medida aproximado de 10 nm a 3,5 mm, ideal para una amplia variedad de materiales.
• DLS (Dynamic Light Scattering): técnica para partículas entre 0,3 nm y 15 µm, especialmente indicada para nanopartículas en suspensión.
• SR-DLS (Spatially Resolved Dynamic Light Scattering): permite realizar medidas en línea y en muestras altamente concentradas.
• SMLS (Static Multiple Light Scattering): rango aproximado de 10 nm a 1 mm, utilizado para estudios de estabilidad de dispersiones.
• Análisis por visión y morfología: proporciona información sobre el tamaño y la forma de las partículas, aunque con limitaciones en el rango nanométrico inferior.
• Sistemas de visión en línea: adecuados para el control continuo del tamaño de partícula durante el proceso.
• Microscopía electrónica SEM y TEM: técnicas de alta resolución para la observación y caracterización de nanopartículas a escala nanométrica.

Homogeneización de nanopartículas

Los homogeneizadores de alta cizalla desempeñan un papel fundamental en la preparación y procesado de nanopartículas, ya que permiten obtener dispersiones homogéneas, reducir el tamaño de partícula y mejorar la estabilidad de la formulación.

La alta cizalla es la fuerza de corte aplicada a un material para romper aglomerados y dispersar las partículas de forma uniforme. Esta tecnología resulta imprescindible en sectores como el farmacéutico, cosmético, alimentario, químico o de materiales avanzados, donde la reproducibilidad y la calidad del producto son factores críticos.

Aplicaciones de la alta cizalla en nanopartículas

• Reducción del tamaño de partícula y desaglomeración.
• Obtención de dispersiones homogéneas y estables.
• Mejora de la absorción y biodisponibilidad de principios activos.
• Microencapsulación y formulación de sistemas de liberación controlada.
• Rotura de células para aplicaciones biotecnológicas.
• Preparación de nanodispersiones para investigación e industria.

Estabilidad de nanopartículas

La estabilidad de las nanopartículas es un factor clave durante el desarrollo de nuevas formulaciones y en la determinación de su vida útil. Antes de lanzar un producto al mercado, es necesario evaluar diferentes formulaciones para garantizar que mantienen sus propiedades a medio y largo plazo. Tradicionalmente, estos estudios requieren largos tiempos de ensayo y, en muchos casos, dependen de valoraciones visuales del técnico.

La técnica SMLS (Static Multiple Light Scattering) permite estudiar la estabilidad de dispersiones de nanopartículas sin modificar la muestra y detectar fenómenos de inestabilidad hasta 1000 veces más rápido que la observación visual. Además, proporciona resultados objetivos y reproducibles durante toda la fase de desarrollo.

Potencial Zeta en nanopartículas

Otro parámetro fundamental es el potencial Zeta, ya que describe la carga superficial de las partículas y permite predecir la estabilidad de suspensiones y sistemas coloidales. Su determinación puede realizarse mediante técnicas como ELS (Electrophoretic Light Scattering) o mediante métodos electroacústicos, en función del tipo de muestra y su concentración.

Nanopartículas para la mejora de asfaltos

La incorporación de nanopartículas, como el grafeno o los nanotubos de carbono (CNT), permite mejorar las propiedades térmicas, mecánicas y reológicas de los ligantes asfálticos. Estas mejoras contribuyen a desarrollar asfaltos más resistentes, duraderos y con un mejor comportamiento frente a las variaciones de temperatura y al envejecimiento.

Para optimizar el rendimiento de estos nanoaditivos, es fundamental caracterizar propiedades como la conductividad térmica, la difusividad térmica, la efusividad térmica y la capacidad calorífica específica. Estos parámetros permiten seleccionar la formulación más adecuada para cada aplicación y evaluar el efecto de las nanopartículas sobre el comportamiento del material.

Estabilidad térmica de las nanopartículas

Cuando las nanopartículas se utilizan en aplicaciones de alta temperatura, es fundamental evaluar su estabilidad térmica. Para ello, técnicas como el TGA (Análisis Termogravimétrico) y el STA (Análisis Térmico Simultáneo), que combina calorimetría diferencial y análisis termogravimétrico, permiten estudiar el comportamiento del material durante el calentamiento.

Estos ensayos proporcionan información sobre cambios de fase, transiciones térmicas y etapas de descomposición. Además, pueden realizarse bajo diferentes atmósferas, rangos de temperatura, niveles de humedad y condiciones de presión, reproduciendo las condiciones reales de trabajo de las nanopartículas.

Análisis térmico de nanopartículas

El análisis termogravimétrico (TGA) es una técnica muy útil para estudiar la composición y la estabilidad térmica de nanopartículas y formulaciones avanzadas. Permite determinar el contenido en compuestos volátiles, materia orgánica, fracción inorgánica y otros componentes presentes en la muestra.

Además, el acoplamiento del TGA con sistemas de detección, como un espectrómetro de masas (TG-MS) o un espectrómetro infrarrojo (TG-FTIR), permite realizar un análisis de gases desprendidos (EGA). Esta combinación proporciona información detallada sobre los gases liberados durante el calentamiento y facilita una caracterización más completa de la composición y el comportamiento térmico de las nanopartículas.