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7/23/2019 nanotecnologiaaplicadatextiles1

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Medelln, Agosto de 2009 1

II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANO

NANOTECNOLOGIA APLICADA A LOSTEXTILES

PRESENTA: EDITH CAICEDO DAZA

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIATEXTIL , INSTITUTO POLITCNICO

NACIONAL- MXICO-


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La Nanotecnologia ha sido bautizada como:

La segunda revolucin industrial en el siglo

XXIEs una ciencia que tendr un gran impacto en la sociedady en el modo de ver y sentir todo lo que nos rodea y sobretodo en el mbito de los texti les viene a refrescar, aintroducir un nuevo concepto de producir y de consumirlos materiales que se desarrollen bajo estas tendencias

tecnolgicas.


Hay sufic iente espacio en el fondo , Richard Feyman ,1959


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Nanotecnologa es una palabra que tiende a intimidarnos. Pero si miramos a nuestro alrededor,la nanotecnologa est en todas partes. La mayora de reacciones biolgicas y qumicas tienenlugar a nivel nano. As funciona la naturaleza.

Un nanmetro es muy pequeo. Es la billonissima parte de un metro. Un nanmetro es para unmetro lo mismo que un baln con un radio de unos 15 centmetros es para 155000 kilmetros.

Estos materiales a esa escala no podemos verlos ,ni siquiera en microscopios convencionales,porque son demasiado pequeos. Para verlos, nos hacen falta herramientas sofisticadas comomicroscopios electrnicos con lser y atmicos.

Para ver un pelo o una mosca, solo necesitamos nuestros ojos. Para ver bacteria, nos hacefalta un microscopio. Para ver virus y transistores nos hace falta un microscopio electrnico. Ypara ver nanomateriales necesitamos microscopios atmicos (los llamados "atomic probe" ).
http://www.digitalphoto.pl/es/fotos/830/http://www.digitalphoto.pl/es/fotos/830/


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Qu es la nanociencia? La palabra nanociencia est compuesta de dos palabras: la palabra en latn " Nanus" que quiere

decir enano, y la palabra Ciencia. La nanociencia es dist inta a las otras ciencias porque aquellaspropiedades que no se pueden ver a escala macroscpica adquieren importancia, como por ejemplopropiedades de mecnica cuntica y termodinmicas. En vez de estudiar materiales en su conjunto,los cientficos investigan con tomos y molculas individuales. Al aprender ms sobre laspropiedades de una molcula, es posible unir las de forma muy bien definida para crear nuevosmateriales con nuevas e increbles caractersticas.

1 milmetro = 1.000.000 nanmetrosBacteria y clulas son demasiado grandes para nanociencia. Pero un virus, un tomo y una molcula

tienen un tamao nanomtrico. A la escala nanomtrica, los materiales tienen un comportamiento

muy distinto al de propiedades ms grandes


BUCKY BALLS


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Por qu es importante la nanotecnologa?La nanotecnologa es tan importante porque podra tener el potencial para resolver muchos de los

problemas de la humanidad. Si se desarrol la de forma responsable, la nanotecnologa podr aresolver problemas en los pases ms pobres del mundo tan importantes como enfermedades,hambre, falta de agua potable y falta de casas.

Con ayuda de la nanotecnologa, en el futuro se podrn lograr los siguientes beneficios: Fabricar nuevos materiales como ropa que cambia de color, nuevos materiales para la construccin

que se auto l impian

robots con capacidad de "ver" y " sentir" ....

Nuevos tecnologas de la informacin, tales como la computacin cuntica y

microchips capaces de almacenar tril lones de bytes de informacin en un aparato tan pequeo comola punta de un alfiler

Avances mdicos, incluyendo la administ racin de medic inas y la deteccin y t ratamiento deenfermedades como el cncer.

Con la nanotecnologa se podr construir pequeos " naves sanguneas" que transportan medicinasdirectamente al tumor de un cncer para destrozarlo

Beneficios para el medioambiente como la purif icacin de agua, sistemas para controlar la contaminacin, nuevasfuentes de energa sostenible y limpia



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QUE ES UN NANOTUBO DE CARBN?

Harry Kroto, Bob Curl , and Rick Smalley descubrieron esferas de carbn puro en 1985. Las llama"Buckyballs" (pelotas de Bucky) en honor a Buckminster Fuller

En 1991 Sumio Iijima descubr i nanotubos de carbn cuando estaba realizando investigaciones conBuckyballs.

Desde entonces se ha investigado mucho para comprender la ciencia detrs de estos nanotubos quesolo miden un nanmetro en dimetro.

Los nanotubos de carbn son las fibras ms fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto esde 10 a 100 veces ms fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades elctricas muyinteresantes.

II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANORESEA HISTRICA SOBRE NANOTECNOLOGIA


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Al descubr ir Ijima estas estructuras permi ti que se tenga conocimiento de una nueva variedad demateriales formados por capas de grafeno plegadas sobre s mismas y estas dan lugar a estasespecies qumicas que se denominan nanotubos .

Estos nanotubos adquieren propiedades mecnicas que entre 50 y 100 veces superiores a las delacero. Por otro lado si se calientan estas estructuras estos se abren sobre sus extremos

quedando solo su superfic ie lateral que est compuesta por hexgonos y que en el interior delmismo se pueden introducir diversas especies qumicas como: sulfuros metlicos, xidos , gasesdiversos y protenas. Esta caracterstica abre toda una gama de posibilidades para trabajar conmateriales mediante diferentes procesos.

Tambin a travs de la asociacin de diferentes fullerenos se logran la creacin de nuevosmateriales, abriendo el abanico de nanomateriales.


FULLERENO: ES UNA FORMA ALOTROPICA DEL CARBONO QUE EN QUMICA ES LAPROPIEDAD QUE POSEEN CIERTOS ELEMENTOS QUMICOS DE PRESENTARSE BAJOESTRUCTURAS MOLECULARES DIFERENTES. LOS FULERENOS O FULLERENOS SONLA TERCERA FORMA MS ESTABLE DEL CARBONO, TRAS EL DIAMANTE Y ELGRAFITO. FUERON DESCUBIERTOS RECIENTEMENTE, Y SE VOLVIERON POPULARES,TANTO POR SU BELLEZA ESTRUCTURAL COMO POR SU VERSATILIDAD PARA LASNTESIS DE NUEVOS COMPUESTOS


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ENFOQUES: A) Top- down: Reduccin de tamao. Literalmente

desde arriba (mayor) hasta abajo (menor). Losmecanismos y las estructuras se miniaturizan aescala nanomtrica.

B) Bottom-Up: Auto ensamblado. Literalmente

desde abajo (menor) hasta arriba (mayor). Secomienza con una estructura nanomtrica como unamolcula y mediante un proceso de montaje o autoensamblado, se crea un mecanismo mayor,

extremadamente preciso.



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Eric Drexler en su libro Engines ofcreation anticip que las nanmaquinas

hechas de tomos serian capaces de

construir ellas mismas otros componentesmoleculares.


Eric Drexler


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II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANO4 GENERACIONES PARA EL DESARROLLO DE NANOTECNOLOGIA:

Eric Drexler

Mihail (Mike) de los EE.UU. RocoNational Nanotechnology


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NUEVA CIENCIA:



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II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANOMTODOS ACTUALES PARA OBTENER NANOESTRUCTURAS:

existe actualmente una serie de mtodos para la construccin de estructuras menores a los 100nm,en la que cada una de ellas presenta ventajas y desventajas segn su aplicacin. Como son:

-Mtodo de fotolitografa: Es usada actualmente para la impresin de chips y

Biochips, empleados en la industria de circuitos integrados para los sistemas decomputacin actual.

- Mtodo por sonda exploradora: En este mtodo se utilizan el microscopio deefecto tnel, el microscopio de fuerzas atmicas y el microscopio de sonda debarrido para asir tomos y disponerlos de manera ordena sobre una matrizatmica, o medir las caractersticas atmico-moleculares de una superficie en particular . Tambin

se tienen los disposit ivos de nanoescala y las interfaces nanobioelectrnicas,que permiten la monitorizacin y el control de las actividades biolgicas de las clulasvivas, y de redes multicelulares in vivo e in vitro, con medios elctricos, electromecnicos, qumicosy pticos para obtener bioseales.


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FLOR DE LOTOQUE TIENE LA FLOR DE LOTO QUE RESISTE LA SUCIEDAD?

APLICACIN A LOS TEXTILES La Industr ia Textilanda en pequeeces.Algunos de los logros

ms increbles en

telas de ltima

generacin estn

relacionados con los

tamaos mnimos:microencapsulados,

nanofibras,

nanomateriales,

nanoelectrnica y una

larga lista de

miniaturas


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El uso de la nanotecnologa est permitiendo potenciar el desarrollo de los texti les multifuncionales. Porejemplo, la tecnologa de plasma se est utilizando para modif icar las capas superficiales de espesor

nanomtrico aportando propiedades nuevas como antibacteriana, fungicida y repelente al agua. La

nanotecnologa esta relacionada con el textil en muchos otros campos de aplicacin entre los quedestacan:

Nanopartculas para mejorar el control de la liberacin de fragancias, biocidas y antifngicos sobre

tejidos, as como para prevenir el crecimiento de bacterias mediante la liberacin de agentesbacteriostticos o tambin para la absorcin de olores.

Nuevas fibras con una capacidad de absorcin de la humedad mejorada, en aquellas fibras queintr nsecamente carecen de esta propiedad (fibras sintticas) mediante la superposicin de unnmero elevado nanocapas capaces de retener la humedad.

Para mejorar las opciones estticas como en la obtencin de fibras luminiscentes por la desuperposin de nanofibras con diferentes ndices de refraccin, generando una visin diferente en

funcin del punto de vista del observador o del ngulo en que la luz incida sobre la fibra. Tambin se puede emplear la nanotecnologa para obtener materiales ms ligeros y resistentesmediante el empleo de nanofibras en la hilatura (nanotubos de carbono), con una resistencia 15 vecessuperior a la de las fibras de aramida actuales

II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANOTEXTILES MULTIFUNCIONALES:


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II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANONANOMATERIALES:

La importancia de los Nanomateriales no slo est en su tamao, situado entre laescala macroscpica y la escala atmica, que bien da lugar a propiedades nuevascomo mejora otras ya existentes. Estos materiales tienen adems la potencialidadde dar lugar a tecnologas que sustituyan otras ya existentes con costos muy

inferiores que se pueden reducir conforme avance el desarrollo tecnolgico.En este marco se buscan encontrar:Materiales NanoestructuradosMateriales con NanoparticulasMateriales con NanocapsulasMateriales NanoporososMateriales NanofibrasMateriales NanohilosElectrnica MolecularLminas delgadas

of the C540 structure

Michigan EE.UU.


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II CONGRESO TEXTIL COLOMBIANONANOADICION:

La investigacin sobre fibras nanoadictivadas es uno de los campos donde seestn logrando importantes avances en varios pases que estn insertados enesta tecnologa, por ejemplo para Hilaturas de fibras como: Polister (PET),Poliamidas (PA6 Y PA6,6), Elastmeros Termoplsticos(TPE),Y fibrasBioactivas.

Se le adicionan: Nanoplatas, Nanoarcillas,Nanotubos y Nanofibras decarbono.

Tambin el trabajo con fibras bi componentes y fibras huecas est siendo unaforma de producir textiles funcionales y mult ifuncionales.

CaprolactamaCultivo de Nanotubos


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ELECTROSPINNING- ELECTROHILADO

mtodo que se basa en la elongacin de un chorro viscoelstico queprocede de una solucin de polmero, siendo un proceso continuo; sirve

para obtener hilos atmicos o nanohilos.


FUENTE: AITEX, ESPAA


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El proceso de electohilado implica el uso de alto voltaje ( 1-30 KV)

La fibra que se genera como un chorro altamente electrificado altamente viscosoLa fibra se estira continuamente debido a las repulsiones electrostticas entrecargas de superficie y evaporacin de solvente El electrohilado produce fibras en un

rango que va del nanomtrico al micromtrico las fibras proveen una gran reasuperficial debido a su pequeo dimetro.El proceso de manufactura de electrohilado o electrospinning fue reportado

por primera vez por Formhals en 1934. Desde entonces, este proceso ha contado

con la atencin en muchas investigaciones, reportes, publicaciones y patentes..

.


Fuente: Centro de Qumica Aplicada en Coahuila, Mxico.

A) Imagen del Microscopio Electrnico de Barrido (SEM)


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MATERIALES FUNCIONALES ENCAPSULADOS:

AMPLIA VARIEDAD DE COMPONENTES FUNCIONALES:

INCORPORANDO A LA SOLUCIN DE

ELECTROSPINNING PARTICULAS DE TITANIO, NEGRODE ACETILENO, PLATA , OXIDOS DE HIERRO , ENZIMAS ,ADN O CUALQUIER OTRA MOLCULA PARA ALTERARLA MORFOLOGIA DE LAS FIBRAS RESULTANTES.



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VARIAS TCNICAS PARA PREPARACION DE NANOFIBRAS:

COMPOSITES INORGANICOS/POLIMEROS Y CERMICOS

NANOFIBRAS CON ESTRUCTURA NCLEO-CAPA

NANOFIBRAS CON ESTRUCTURAS POROSAS(CATLISIS, FILTRACION DE ABSORCIN )

, CELDAS COMBUSTIBLES, INGENIERIA DE TEJIDOS.



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APLICACIONES DE LAS NANOFIBRAS:

ACCIONES DE REFUERZOS: MEJORAR LATENSIN Y OTROS RENDIMIENTOS DE

MATERIALES.MEMBRANAS BASADAS EN NANOFIBRAS YROPAS INTELIGENTES.

(ALTA RESISTENCIA AL PASO DEL AIRE, BAJARESISTENCIA AL VAPOR DE AGUA, LIGERAS DE

PESO, ELEVADA EFICIENCIA DE FILTRACIN)UTILIZACIN BIOMDICA : INGENIERIA DETEJIDOS ( MATRIZ NO TEJIDA PARA ELDESARROLLO DE TEJIDOS.



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SOPORTES PARA ENZIMAS Y CATALIZADORES:

( MATERIALES CERMICOS POR SU PEQUEOTAMAO Y GRAN AREA DE SUPERFICIE)

SENSORES BASADOS EN NANOFIBRAS

DISPOSITIVOS ELECTRNICOS Y PTICOS

PLANTILLAS DE SACRIFICIO ( QUE SIRVEN PARAGENERAR ESTRUCTURAS CON HUECO INTERIOR).



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SOPORTES PARA ENZIMAS Y CATALIZADORES:

( MATERIALES CERMICOS POR SU PEQUEOTAMAO Y GRAN AREA DE SUPERFICIE)

SENSORES BASADOS EN NANOFIBRAS

DISPOSITIVOS ELECTRNICOS Y PTICOS

PLANTILLAS DE SACRIFICIO ( QUE SIRVEN PARAGENERAR ESTRUCTURAS CON HUECO INTERIOR).



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CARACTERISTICAS DIFERENCIALES DE LASNANOFIBRAS SON:

LONGITUD EXTREMADAMENTE LARGA HASTAVARIOS KILMETROS .

ELEVADA ARA SUPERFICIAL Y COMPLEJAESTRUCTURA POROSA.

ALINEAMIENTO MOLECULAR, debido a la fuerza detensin de la fibra de polmero que hace laconformacin de la cadena y la cristalin idad de lamisma sean di ferentes del producto obtenido porotros mtodos.



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Antimicrobianos: no permiten desarrollar olor a la transpiracin Anticaros: para alrgicos Ant i-UV: protector solar

Luminiscencia: para seguridad Reflectancia: permite desarrollar indumentaria que por suspropiedades de camuflaje logra mimetizarse con el medioexterior. Autolimpiante: impide que penetren las manchas

Microencapsulado: para mantener la temperatura corporal

ALGUNAS PROPIEDADES PARA TEXTILES:



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EL PROYECTO MAS AMBICIOSO DENTRO DEL CAMPO DE LA NANOTECNOLOGIA ES EL QUEDESARROLLA U.S. EN ARDEC ( ARMY ARMAMENT RESEARCH DEVELOPMENT ANENGINEERING CENTER) NJ. COLABORANDO CON OTROS INSTITUTOS CON UNPRESUPUESTO DE UN BILLN DE DOLARS PARA DOTAR AL EJRCITO DE LOS ESTADOSUNIDOS DE LAS MEJORES CAPACIDADES DE MANIOBRA Y ATAQUE EN EL CAMPO DEBATALLA.

UNIVERSIDADES: MIT ( una de las inst ituc iones universitarias ms reconocidas en este campo

y en otras).

EMPRESAS DEL SECTOR PRIVADO QUE TIENEN PROYECTOS IMPORTANTES EN ESTECAMPO:

oCIBA SPECIALLITY CHEMICAL

oRAYTHEON ( contratista del pentgono)

oDUPONT DE NEUMORS ( Delaware): biomateriales, no tejidos, y pol merosoNANOTECHNOLOGIES,

oTRITON SYSTEM

oDENDITRIC

oGORE AND ASSOCIATES, entre otras.


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Inversiones, iniciativas nacionales y pr ivatizacin del conocimiento:

Las grandes potencias mundiales desarrollan iniciativas nacionales en el reade la nanotecnologa. La iniciativa norteamericana para la nanotecnologacuenta con un financiamiento de 3700 mil lones de dlares para tres aos apartir del 2005. Solo en el 2004 el gasto en investigaciones fue de 849 mil lonesde dlares donde alrededor de la mitad fue asignado al departamento dedefensa y de energa. Ya en el 2006 el gasto haba crecido a 1780 mil lones dedlares con similar distribucin en estas reas Japn es el segundo pas queest invirtiendo en iniciativas nanotecnolgicas con 975 millones de dlares enel 2006 seguido de cerca por China con 906 mil lones de dlares. En un reporte

estadstico de patentes del 2007 se identificaron las reas de la salud, laenerga y la electrnica como las de mayor nmero de aplicaciones de patentesen los ltimos aos.

Fuente: Universidad de la Habana, Cuba


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PATENTES DE NANOTECNOLOGIA

CONCEDIDAS EN 2007

43%

27%

20%

10% 0%0%

EEUU

EUROPA

JAPON

CHINA

BRASIL

MEXICO

Fuente: Grfica elaborada por ECD-extrados archivo depatentes en Nanotecnolog a -Journal

BRASIL Y MEXICO

TIENEN UN 0.2% DEPATENTES

OBTENIDAS EN2007


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Un publicitado reporte de la UNESCO advierteque el abismo entre pases subdesarrollados ydesarrollados en esta rea surgi desde el mismoinicio , determinado por la deuda tecnolgica ycientfica del Tercer Mundo respecto a laspotencias hegemnicas y, amenaza con aumentarde manera insalvable en los prximos aos. Elmismo estudio identifica como reas de mayor

impacto de la nanotecnologa en el Tercer Mundolas mismas sealadas con anterior idad connfasis en la salud, la energa, la alimentacin yel medio ambiente. Otra de las amenazassurgidas con las nanotecnologa es el cambio delos marcos regulatorios de los pases del primermundo, al exigir a los productos que impor tancumplan exigencias tcnicas fuera del alcance delos pases subdesarrollados, levantando barreras

proteccionistas aparentemente tcnicas. Estarelacin se vuelve totalmente asimtrica, pues lospases del Tercer Mundo an cuandoestablecieran marcos regulatorios igualmenteexigentes, careceran de la capacidad tcnica ycientfica de implementar tales exigencias

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PORCENTAJE

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CONTINENTES

PATENTES DE NANOTECNOLOGIA (SALUD) EN 2005

SUR AMERICA

OCEANIA

AFRICA

NORTE

AMERICA

FUENTE: JOURNAL OF NANOTECNOLOGY ONLINE 102240/2005


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Medelln Agosto de 2009 30

FIN ..

GRACIAS POR SU ASISTENCIA!

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