Nanomateriales

Para poder definir una partícula como Nano, lógicamente tenemos que medir su tamaño. A veces, es complicado determinar que tecnología es la adecuada para medir las nanopartículas, depende de que propiedad física queramos aplicar y cual es la presentación del producto, es decir, si está suspendida en un medio o seca en forma de polvo.

• Difracción Laser,  esta técnica dispone de un rango de 10 nm a 3,5mm
• DLS (Dynamic Light Scattering), esta técnica dispone de un rango de 0,3nm 15um
• SR-DLS (Spatially Resolved Dynamic Light Scattering), DLS en línea y a alta concentración
• SMLS (Static Multiple Light Scattering), rango de 10nm a 1mm
• Visión y Morfología (normalmente limitada en el rango inferior)
• Equipos de tamaño en línea por visión (también limitada en el rango inferior).
• SEM/TEM, Técnicas microscópicas capaces de alcanzar tamaños nanométricos.

La Conductividad térmica es una propiedad física del material que describe su capacidad para conducir el calor.

Una aplicación entre muchas son las nanopartículas inorgánicas basada en aerogeles. Los Aerogeles con conductividades térmicas ultrabajas (<0,1 W/m⋅K) se consideran como los mejores aislantes térmicos.

De acuerdo con la ley de Fourier, la suma total de la transferencia de calor en materiales porosos (espumas o aerogeles) puede ser descrita como una suma de las contribuciones del sólido.

Cuando se utilizan nanomateriales a altas temperaturas, las técnicas de análisis térmico como TGA (Análisis termo gravimétrico),  STA (Análisis térmico simultáneo que combina calorimetría de barrido y análisis termo gravimétrico) son herramientas adecuadas para el estudio de la estabilidad térmica de estos productos. Pueden proporcionar las temperaturas de cambio de fase, pasos de descomposición o transición, además estos ensayos se pueden realizar bajo diferentes atmósferas, rangos de temperatura, en presencia o ausencia de humedad y en diferentes rangos de presión.

Demostrar la estabilidad de un nanomaterial a medio-largo plazo y su vida útil es esencial en el desarrollo de la formulación adecuada. Para poder lanzar un producto al mercado, es necesario realizar fases de pruebas de estabilidad de diferentes formulaciones, esta fase suele ser tediosa y muchas veces incluye valoraciones subjetivas del técnico de laboratorio.

La técnica SMLS (Static Multiple Light Scattering) permite detectar la inestabilidad hasta 1000 veces más rápidamente que el método de observación visual. Esta técnica permite eliminar la subjetividad en la fase de formulación.

Por otro lado, el potencial Z es un dato muy importante en los sistemas coloidales. Determina la estabilidad en el medio en el que está suspendido el producto. Hay distintas formas de determinar el potencial Z, como ELS (Electrophoretic Light Scattering) o métodos electroacústicos.

Para estudiar en profundidad la composición de un material, la técnica de análisis térmico TGA (Análisis termo gravimétrico) permite analizar el contenido en volátiles, orgánicos, inorgánicos y nanomateriales del producto. Si además acoplamos un sistema de detección como un espectrómetro de masas o un infrarrojo, podemos realizar una análisis EGA (Gas liberado por la muestra) que nos da más detalles sobre la composición.