conferencia espacio

10/11/10 rafael ibáñez 1

Materiales del espacio:tecnología de ida y vuelta

Qué es un material?

Mira a tu alrededor ¡

Todo lo que ves son materiales

rafael ibáñez, 10 de nov de 2010

Las edades de la humanidad

Edad de piedra Edad de bronce Edad del hierro Edad….

Edad del plásticoEdad del SilicioEdad del ?


De la cultura clásica a las ciencias modernas

Grecia antigua: hegemonía del pensamiento

Cultura china: Sabiduría/armonía de

las cosas

Edad Media

Renacimiento

Ilustración

Ciencia moderna

Cultura Islámica:Compendio de conocimientos

comercioLegado escrito

InvasionesComercioCruzadas


Química

Alquimia griega: los “cuatro” elementos

Alquimia china: la pólvora

Alquimia árabe: el vidrio

Alquimia europea medieval: la Piedra Filosofal (métodos de purificación)

Empirismo Racionalización

QUÍMICA


Química: los elementos, punto de inflexión

Los elementos son los “bloques más pequeños de materia” que un químico puede manejar: SON EL ALFABETO DE LA QUIMICA

Dmitri Ivanovich Mendeleev 8

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en T

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1869


El descubrimiento de los elementos químicos

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descubrimiento de elementos químicos

Siglo

CarbonoAzufreHierroCobreZincPlataEstañoAntimonioOroMercurioPlomo

Elementos conocidos desde la prehistoria

Arsénico 1250Bismuto 1540Platino 1557Fósforo 1669Cobalto 1735Níquel 1751Magnesio 1755Hidrógeno 1766Nitrógeno 1772Oxígeno 1774Cloro 1774Manganeso 1774Molibdeno 1778Telurio 1782Wolframio 1783Circonio 1789Uranio 1789Estroncio 1790Titanio 1791Itrio 1794Berilio 1797Cromo 1797Vanadio 1801Niobio 1801Tantalio 1802Rodio 1803Paladio 1803Cerio 1803Osmio 1803Iridio 1803Sodio 1807Potasio 1807Boro 1808Calcio 1808Bario 1808Yodo 1811Litio 1817Selenio 1817Cadmio 1817Silicio 1824Aluminio 1825Bromo 1826Torio 1829Lantano 1839Erbio 1842Terbio 1843Rutenio 1844Cesio 1860Rubidio 1861Talio 1861Indio 1863Galio 1875Holmio 1878Iterbio 1878Escandio 1879Samario 1879Tulio 1879Gadolinio 1880Flúor 1886Germanio 1886Disprosio 1886Argón 1894Helio 1895Praseodimio 1895Neodimio 1895Neón 1898Kriptón 1898Xenón 1898Polonio 1898Radio 1898Actinio 1899Radón 1900Europio 1901Lutecio 1907Protactinio 1917Hafnio 1923Renio 1925Tecnecio 1937Francio 1939Astato 1940Neptunio 1940Plutonio 1940Americio 1944Curio 1944Prometio 1945Berkelio 1949Californio 1950Einsteinio 1952Fermio 1952Mendelevio 1955Nobelio 1958Lawrencio 1961Rutherfordio 1964Dubnio 1967Seaborgio 1974Bohrio 1976Meitnerio 1982Hassio 1984Darmstadtio 1994Roentgenio 1994Ununbio 1996Ununquadio 1999Ununhexio 1999Ununtrio 2004Ununpentio 2004


Nunca tan pocos hicieron tanto…

Todos los materiales que conocemos (y los que no conocemos también) están formados por un número relativamente reducido de elementos


Materiales naturales

Si, pero…

•Piedra•Madera•Hierro•Vidrio•Cerámica (barro cocido)

Ligeramente transformados


¿Ciencia de Materiales ?


Materiales de diseño


Nuevos materiales

Diseño de nuevos materiales:I+D+i

Usos comunes

Bajo precioProd. MasivaEcologíaEficiencia energéticaPrestaciones medias

Usos de altasprestaciones

Prestaciones óptimasEficientes

Producción reducidaPrecio elevado Ecología

Transferencia de tecnología

Investigación básica: ConocimientoDefinición de propiedades Estrategias de preparaciónVerificación de propiedadesIngeniería de fabricaciónFabricación de prototiposVerificación en condiciones de usoFabricación de dispositivos


tierra

Investigación astronómica

Investigación orígen de la vida

Tecnologías de vuelo

Seguridad

Teledetección

Nuevos materiales

Experimentación en gravedad cero

Instrumentacion cientifica

Energías renovablesTelecomunicaciones

espacio

Medicina


El espacio en casa


18.- Recubrimientos de vidrios19.- Circuitos flexibles, baterías,

LED's…20.- Alimentos infantiles enriquecidos21.- Sistemas de iluminación 22.- Purificación de agua23.- Tratamiento de residuos24.- Luces de bajo consumo25.- electrodomésticos portátiles26.- Luces de emergencia27.- Electrodomótica28.- Sistemas de control de alimentos29.- Tecnologías de conservación de

alimentos30.- Herramientas portátiles31.- Neveras "Peltier"32.- MEMS (Micro-electro-mechanical-

systems)33.- Observación y predicción

metereológica34.- Transmisiones via satélite

1.- Calentadores solares2.- Aislamiento térmico reflectante3.- Composites en artículos deportivos4.- Redes inalambricas /software /bluetooth 5.- Relojes de cuarzo6.- Control de consumo electrico7.- Control bacteriologico8.- Espuma viscoelástica9.- Tecnología ortopédica10.- Calzado deportivo11.- Tejidos aislantes12.- Cosmética, dentífricos, termómetros IR13.- Aleaciones con memoria de forma14.- Tratamiento de aguas residuales15.- Sistemas de seguridad16.- Pantallas planas17.- Tejidos ignífugos


Condiciones en el espacio

Ausencia de gravedad (aparente) Temperaturas extremas o cambios bruscos

de temperatura Vacío casi absoluto (presión negativa) Radiaciónes de alta energía Oxígeno atómico

MATERIALES FIABLES


faster, cheaper, lighter

resistentes mecánicamente y duraderas: la velocidad de escape de la tierra es de 11.2 km/s y durante el proceso de despegue se producen intensas vibraciones.

fiables: es muy complicado, si no imposible la reparación en el espacio compactas (el espacio es muy limitado en el espacio infinito…) resistentes a cambios bruscos de temperatura resistentes a las radiaciones de alta energía (UV, rayos-X, Gamma) eficientes energéticamente resistentes a la corrosión (presencia de oxígeno atómico) ligeras (poner un kilogramo de peso en el espacio supone un coste

elevadísimo, ≈ 20000 €/kg) baratas (aunque no sea un factor limitante, obviamente se intenta

minimizar los costes de producción)

Se requieren soluciones técnicas (materiales y diseño de dispositivos)


Proyecto MISSE

Se estudian simultáneamente 1700 materiales entre: •polímeros, tejidos, aleaciones, cerámicas y composites; •componentes electrónicos, células solares, pequeños motores o interruptores; •materiales vivos como semillas, esporas y bacterias …


Protección térmica

Los primeros vuelos espaciales tripulados (Sputnik, Mercury, Apollo) regresaban a la tierra por caída libre (trayectoria bálística). NO ERAN REUTILIZABLES. Aislamiento térmico por ablación (sílice y resinas fenólicas)

Los trasbordadores espaciales tienen un ciclo de vida de 100 misionesSe debe proteger la vida de los astronautas y la integridad del equipo. Durante la maniobra de entrada en la atmósfera los sistemas de navegación deben ser operativos


Protección térmicaEl trasbordador espacial entra a una velocidad de 7.5 km/s (27000 km/h) La fricción del aire a esta velocidad es suficiente para elevar la temperatura de la superficie a 1600 C.

1.- mantener la temperatura por debajo de 175 C en el interior para una temperatura máxima exterior de 1260 C. 2.- Ser reutilizables hasta 100 misiones. 3.- superficie suave4.- materiales de baja densidad5.- Soportar temperaturas extremas entre -110 C y 1260 C6.- Resistir gradientes térmicos extremos 7.- Resistir los esfuerzos mecánicos 8.- No absorber agua ni contaminantes en tierra9.- Adherirse bien a las superficies de aluminio

Requisitos definidos para los trasbordadores espaciales


Tipos de protecciones térmicas

Nombre

Temp. de uso C Composición

Min. Max

Felt reusable surface insulation -130 400 Fieltro de nylon recubierto con caucho de silicona

Advanced Flexible reusable surface insulation (AFRSI)

-130 815 Láminas de cuarzo recubiertas de fibra de cuarzo y de vidrio

Low-temperature reusable surface insulation (LRSI)

-130 650 Losetas de sílice recubiertas de vidrio borosilicato

High-temperature reusable insulation -130 1260 Losetas de sílice recubiertas de vidrio borosilicato y SiB4

Reinforced carbon-carbon (RCC) no detectado

1650 Composites de carbono recubiertos de SiC

Fuente: L.J. Corp., C. A. Morant, R. M. Calland, C. S. Thatcher, “The Shuttle Orbiter Termal Protection System”, Ceramic Bulletin, 1981 (11), p.1188

FRSI

AFRSI

LRSI

HRSI

RCC


Loseta de HRSI


Propiedades de los materiales TPS

Bloque de HRSI, 1260 C

rafael ibáñez, 10 de nov de 2010W.D. Callister, Materials Sciene and Engeneering, electronic edition

Distribución de protectores térmicos


Distribución de protectores térmicos


Ensayo de materiales en el túnel térmico

El transbordador espacial entra en la atmósfera a 7.5 km/s y genera una temperatura del orden de 1600 ºC.

El proyecto Orion


Reparación de losetas térmicas


Usos terrestres

Catalizador de oxidación del CO a CO2

Sistemas de protección térmica de pilotos basados en los TPS del Space Shuttle (Foto del Kennedy Space Center)


Mantas térmicas

•Se desarrollaron en 1964 para aislamiento de equipos en el espacio. •Son películas multicapa de poliester recubiertas de aluminio•Reducen un 95% las pérdidas de calor por radiación (de 200 Wcm-2 a 10 W cm-2)

Se utilizan en :-Primeros auxilios-Montañismo-Deportes


Energía y recursos


Carga útil

Ariane 4- Agencia Espacial Europea

payload fraction = Carga útil

Peso totalX 100

En aviones comerciales es del orden del 30%En cohetes espaciales del orden del 1-2%


Energía y medio ambiente: Reutilización de recursos

Poner en órbita un Kg de peso cuesta ≈ 20000 €

Un astronauta consume diariamente 0.8 kg de O2 y genera 1 Kg de CO2

Poner en órbita el oxígeno necesario para una tripulación con una estancia de 1 año puede costar del orden de 30 millones de euros…

SE IMPONE LA REUTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS

Reciclado de aire 1: El CO2 exhalado se extrae de la cabina.

2: CO2 + 3H2 CH4 + 2H2O3: 2 H2O 2H2 + O2

Air Revitalisation System (ARES)


Las celdas solares en el espacio

Los paneles solares de la ISS contienen 262,400 celdas, que ocupan una superficie de 2,500 m2

Proyecto “suntower”


Energía solar fotovoltáica

Son la tecnología actual: obleas de Si

Presente/Futuro inmediatoCeldas de Si amorfo integradas

La eficiencia de estas celdas está entre el 5 y el 15%


Celdas solares de última generación

Las células solares de Silicio ya son una tecnología amortizada

•Costosas de producir en términos energéticos•Bajo rendimiento

La industria electrónica ya no genera TANTOS deshechosLa demanda aumenta


Celdas multiunión o celdas en tandem

Son multicapas de semiconductores (tipo n y tipo p) que absorben eficazmente los fotones de de varias energías (desde el UV hasta el IR).

La eficiencia de estas celdas está en el rango del 30 al 40%.


Películas solares

Paneles de CdTe en estudio para aplicaciones espaciales Estabilidad frente a la radiación

EficientesBaratasFáciles de producir


Celdas de combustible … de digestión…

El proceso de digestión de algunas bacterias (familia geobacter) puede realizarse de una forma análoga a la combustión en una celda.

Al oxidación de la materia orgánica genera electrones que pueden derivarse por un circuito externo…

En desarrollo….

Geobacter metallireducens http://www.geobacter.org/ Nature reviews /Microbiology (4), Julio 2006, pp.497-508

http://www.geobacter.org/


celda de sedimentos

a | Esquema de funcionamiento de la celda: Los organismos de la familia Geobacteraceae pueden oxidar los acetatos procedentes de la fermentación de materia orgánica y transferir electrones a electrodos de grafito en el sedimento. Estos electrones circulan por un circuito externo hasta el cátodo situado en la zona aeróbica del agua, donde reducen al oxígeno. b | Celda prototipo real


Materiales con memoria


Materiales inteligentes (SMART)

Son aquellos que ACTUAN de una forma predeterminada respondiendo a estímulos externos

Todos los materiales tienen algo de “inteligencia”, puesto todos responden de una u otra forma a estímulos externos

Expansión térmica


Tipos de materiales inteligentes

Bajo el denominador de materiales inteligentes se incluyen:

•Materiales piezoeléctricos•Aleaciones con memoria de forma•Polímeros electroactivos•Materiales electrocrómicos•Polímeros viscoelásticos•Etc.


Aleaciones con memoria de forma

Una aleación con memoria de forma (SMA) es un material que después de sufrir una deformación plástica recupera su forma al elevar la temeratura

Este fenómeno se descubrió en 1932. En 1961 William Beuhler del Naval Ordnance Laboratory (NOL) descubrió una aleación de Ni y Ti que presentaba esta propiedad (NiTiNOL)

Picture from http://www.fitec.co.jp/ftm/nt-e/


Como funcionan?

Todas las aleaciones SMA son polimórficas, con estructuras tipo austenita (fase de alta temperatura) y martensita (fase de baja temperatura).

Figura de: smart.tamu.edu


Mecanismo de acción de la SMA

Calentamiento

Ciclo de deformación a escala macro

Ciclo de deformación a escala micro


Aplicaciones SMA: acoplamiento de tuberías

Acoplamiento de tuberías con un empalme de NITINOL


Aplicaciones SMA: válvulas de control de flujo

Acoplamiento de tuberías con un empalme de NITINOL


Usos industriales

Monturas indeformables

Válvula de seguridad duchas

Muelles de aspas de helicóptero


Aplicaciones SMA: aplicaciones médicas

- Recuperación de forma- Superelasticidad- Tensión constante


Aplicaciones SMA: instrumentación quirúrgica


SMA: Prótesis de manos

Mano de Hierro Götz von Berlichingen

"Le Petite Loraine“ de

Funciones básicas de prensión

Brazo del tipo Conde Beafort

Mano de Canterbury Articulaciones motorizadas


SMA: Prótesis de manos, tendones inteligentes

Mano activa conTendones de NITINOL

Simulación de las cuatro funciones básicas de prensión de la mano

Ventajas:-Peso reducido-Grados de libertad-

Inconvenientes-Recuperación de forma por calor- Consumo eléctrico elevado


Polímeros electroactivos

Son materiales que responden a un estímulo eléctrico cambiando de forma.

Son polímeros conductores dopados con surfactantesTienen una parte hidrófila

Nafion®

La deformación se produce por la migración de moléculas de agua bajo el efecto de un campo eléctrico


Actuadores basados en polímeros electroactivos

Apertura y cierre de microviales(uso en microbiología)

Aumento de volúmen o longitud

Sistemas bicapa

Demo sólido platonico


Forceps de polímero electroactivo

Desarrollan una fuerza del orden de 70 veces su peso


Alas de avión de polímeros electroactivos


El colchón espacial

La espuma de poliuretano viscoelástica se adapta por efecto de la presión y de la temperatura, recobrando después su forma original

Material desarrollado en los años 70 por el centro de investigación en materiales de la NASA

Se diseñó para los asientos de las lanzaderas espaciales

Aplicaciones: descanso (almohadas, colchones) camas de hospital, asientos de coches


Vidrio electrosensible

Vidrio que cambia de transparente a translúcido con un simple “clic”.Vidrio laminado con partículas de cristal líquido. Apagado: las partículas de CL están orientadas al azar (OPACO)Encendido: las moléculas de cristal líquido se orientan en dirección perpendiculas al vidrio (TRANSPARENTE)


Vidrio electrocrómico

Recubrimientos electrocrómicos sobre vidrioCapas delgadas de WO3 obtenidas por proceso SOL-GEL


Nanociencia

materiales tecnología…

There's Plenty of Room at the Bottom ...

Richard FeynmanCal Tech, 1959


¿Qué es la nanotecnología?

Es la creación de materiales /dispositivos o sistemas de cualquier tamaño mediante el control y la manipulación de la materia a escala nanométrica (o de algunas decenas de nanómetros) y la explotación de sus nuevas propiedades.


Como de pequeño es un nanómetro?

Nanometro = 10-9 m

•Unos 10 átomos •Proteinas 1-20 nm•Pista de microchip 90 nm (en2005)•Diámetro de cabello ~ 10.000 nm


Nanopartículas y superfície


el tamaño si que importa…

Cuando los materiales se encuentran a escala nanométrica muchas propiedades intensivas comienzan a depender del tamaño, por ejemplo:

•La temperatura de fusión•Las propiedades mecánicas (adhesión)•Las propiedades ópticas (absorción y dispersión de la luz)•Propiedades eléctricas (corriente por efecto túnel)•Propiedades magnéticas (efecto superparamagnético)

propiedades nuevas nuevas aplicaciones


Punto de fusión del oro (1064.18 °C)

Nanoscale Materials in Chemistry, Wiley, 2001

Oro fundido


la salamanquesa nanotecnológica, milagro de adherencia

¿ Cómo desafía la salamanquesa la fuerza de la gravedad?

La respuesta está en la nanotecnología

Los dedos están cubiertos de “nanopelos” que se adaptan PERFECTAMENTE a las superficies a escala nanométrica

ENLACES DE VAN-DER-WAALS

Hasta 500.000 pelos/mm2

Biomaterials: Silk-like secretion from tarantula feetStanislav N Gorb et al Nature 443, 407 (28 September 2006)

Ausencia de líquidos o secreciones¿Botas espaciales?

Nanotubos de carbono imitando la pata de una salamanquesa


Propiedades ópticas (1)

Nanotecnología romana:Vaso de Licurgo.Nanopartículas de oro dispersas en el vidrio

Difusión de luz por el efecto Rayleigh

Nanopartículas de plata


Aerogeles nanométricos, la levedad de la materia

Los poros nanométricos de un aerogel de sílice no refractan la luz

SON MATERIALES TRANSPARENTESSON AISLANTES TÉRMICOS CASI PERFECTOS

Geles sólido-aire que contienen más del 95% en volumen de aireSu densidad es 1000 veces menor que el vidrio y solo 3 veces superior a la del aire.


el aislamiento del sousounder,misión Mars Pathfinder

El peso total del vehículo “soujourner” es de 11.5 kg

El aislamiento de la electrónica se realizó con un aerogel de SiO2

Prototipo del Sourounder

El vehículo en acción


Nanogeles como sustituto del vidrio

Ligeros (1000 veces menos denso que el vidrio)Translúcidos o transparentesResistentes mecánicamenteAislan 20 veces más que el vidrio


Propiedades electricas

• A escala nanométrica los aislantes dejan de ser eficaces debido al efecto túnel•Este efecto crece exponencialmente con la disminución del espesor de aislante.• Este efecto se emplea en algunos dispositivos como los microscopios de efecto túnel• El efecto túnel supone una barrera física en la miniaturización de los transistores

Potencia activa frente a potencia de fuga en microprocesadores

El efecto túnel que se presentaría para transistores con una puerta del orden de 5 nm supone una barrera infranqueable a la miniaturización de los chips actuales.

Una de las tecnologías que podrían remplazar el chip de silicio se basa en la fabricación de transistores de efecto campo (FET) utilizando nanotubos de carbono.[1]

[1] P. Avouris, Materials Today, vol 9 (10), Octubre 2006, 46-54


Ley de Moore: el número de transistores en un chip se duplicaría cada dos años…

Es una ley (no enunciada oficialmente), que ha predicho con mucha precisión el progreso de la informática en los últimos 40 años…

Formulada en 1965, antes de la invención del microprocesados


Otras predicciones no tan acertadas….

Pienso que hay un mercadomundial para no más de cinco

computadorasDicho por: Thomas Watson, pres idente de I BM en 1943.

No existe razón algunapara que la gente quisiera teneruna computadora en su casa.

Dicho por: Ken Olson (pres idente y fundador de Digital Equipment) en1977.


Propiedades químicas

La superficie de los sólidos es más rica energéticamente que el interior.

Todas las reacciones sólido-gas se producen en la superficie

Las nanopartículas son más reactivas que los sólidos extensos.

Muchas reacciones químicas tienen lugar en la superficie de los sólidos

Aplicaciones en catálisis


Otra vez el carbono…

El carbono es un elemento singular en la tabla periodica

1s2 2s2 2p2

Esta configuración electrónica hace posible una gran variedad de enlaces

El carbono se enlaza a otros átomos de carbono de múltiples maneras

Estructura tipo diamante Estructura tipo grafito


nanotubos de carbono

Un NTC (CTN) es una forma tubular de carbón.Se pueden considerar derivados del “grafeno”con diámetros del orden de un nanómero.

Las propiedades de los nanotubos dependen de su geometría

Los nanotubos de carbono tienen propiedades mecánicas extraordinarias: Su módulo de Young es del orden de 1 Tera Pascal, (como el diamante), y la tensión a tracción de ~ 200 GPa.

Son materiales unas 100 veces más resistente que el acero…

Si (m-n)/3 es par, tiene caracter metálicoPueden ser conductores o aislantes en funcíón de la geometría, en caso contratrio (semiconductor).


ficción y realidad


algunas propiedades ….

Son unas 100 veces mas resistentes que el acero pero seis veces más ligeros

Son tan buenos conductores térmicos como el diamante

Son inertes químicamente

Pueden ser metálicos o semiconductores (con ancho de banda variable)

Soportan 1000 veces más densidad de corriente que el Cu


pero son todavía futuro…

Los métodos de síntesis actuales son poco específicos

Producen materiales con muchas impurezas

No se pueden reproducir las geometrías deseadas

No hay métodos de manipulación adecuados para la producción a gran escala

No hay medios adecuados para la determinación precisa de sus propiedades

Todavía queda mucho trabajo por delante…


• Composites de alta resistencia mecánica (PMCs, CMCs, MMCs…)

• Materiales nanoestructurados: nanopartículas, nanotubos… • Materiales multifuncionales : materiales autoreparables

• Sensores (físicos, químicos, biológicos…)

• NEMS (Nanoelectromechanical systems)

• Baterias y celdas de combustible: sistemas de potencia

• Barreras térmicas y tejidos resistentes

• Tecnologías de comunicación y radar

• Integración de sistemas (nano-micro-macro)

• Nuevas tecnologías de producción (botom-up)

áreas de interés de la nanotecnología para el espacio


Nanotecnología en el espacio


Materials

Electronics/computing

Sensors, s/c components

• Single-walled nanotube fibers

• Low-Power CNT electronic components

• In-space nanoprobes

• Nanotube composites

• Molecular computing/data storage

• Nano flight system components

• Integral thermal/shape control

• Fault/radiation tolerant electronics

• Quantum navigation sensors

• Smart “skin” materials

• Nano electronic “brain” for space Exploration

• Integrated nanosensor systems

• Biomimetic material systems

• Biological computing

• NEMS flight systems @ 1 µW

2002 2004 2006 2011 2016

NASA Nanotechnology Roadmap

>

Increasing levels of system design and integration

C A P A B I L I T Y

High StrengthMaterials (>10 GPa)

Reusable Launch Vehicle (20% less mass, 20% less noise)

Revolutionary Aircraft Concepts (30% less mass, 20% less emission, 25% increased range)

Autonomous Spacecraft (40% less mass)

Adaptive Self-Repairing Space Missions

Multi-Functional Materials

Bio-Inspired Materialsand Processes

rafael ibáñez, 10 de nov de 2010E.V. Barrera, Rice University in Carbon Nanotubes: Science and Applications: M. Meyyappan, CRC Press, 2004

Composites de nanotubos de carbono

-Protección contra la radiación-Recubrimientos de protección térmica-Partes ligeras y tenaces-Componentes de motor

Recubrimientos anti-hieloProtección contra el rayoSensores de esfuerzo mecánicoPartes ligeras y resistentesComponentes de motor


Ciencia ¿ficción?

El ascensor Espacial

Nuevos materiales de construcción más ligeros y resistentes


Aplicaciones en tierra


E.V. Barrera, Rice University in Carbon Nanotubes: Science and Applications: M. Meyyappan, CRC Press, 2004

Composites de nanotubos de carbono

LEDS orgánicosCubiertas tenaces y ligerasCerámicas conductoras

Partes ligeras y resistentesComponentes de motor

Pinturas anti-graffitiRecubrimientos protectores de UVProtección contra la corrosión


Nanotubos en la

Artículos deportivos mucho mas ligeros y resistentes


PasadoMacro-ordenadores: miles de personas comparten un ordenador central

PresenteOrdenadores personales

FuturoCientos (miles) de chips a nuestro servicio: ordenadores en las puertas, interruptores inteligentes, chips en la ropa o el calzado …

Nanoelectrónica y computación


aplicaciones presentes de la nanotecnología

• Nuevos sensores para (medicina, medioambiente y fabricación de productos químicos y farmaceuticos)• Mejores técnicas fotovoltaicas ( energía renovable)• Materiales más ligeros y fuertes (defensa, aeronaútica, automóvil y aplicaciones médicas)• Envases "inteligentes" (alimentación, congelados, farmacia)• Pantallas mejores ligeras, finas y flexibles • Lab-on-a chip (análisis, diagnóstico) • Cremas de protección solar con nanopartículas que absorben los rayos UV • Gafas y lentes ligeras (resistentes e imposibles de rayar )• Recubrimientos multifuncionales (vidrios, catalizadores, etc)• impresoras, lectores de CD’s, airbags, tratamientos ignífugos, etc.,


Comisión Europea

EUR 21151 — La nanotecnología. Innovaciones para el mundo del mañana. ISBN 92-894-7498-X


Recubrimientos antireflejo y “FLOR DE LOTO”

Recubrmientos antireflejo para vidrios de coche y pantallas


nanosensores

Los sensores se emplean en la vida ordinaria para medir una gran variedad de parámetros:

Presión - TemperaturaDesplazamiento - Aceleración - Flujo

Concentración de especies contaminantesParámetros químicos (pH, concentraciones de gases, cationes etc.) y bioquímicos (presencia de bacterias,

antibióticos, …)

Sensores de presión para:

•Instrumentación médica•Deportes•Neumáticos

Sensores de presión Sensilica™

www.apogeemems.com


nanosensores




antibióticos, …)Sensores capacitivos de posición

Rango de medida hasta 1000 µmResolución <0.01 nmLinearidad to 0.003 %


nanosensores




antibióticos, …)

Sensor de “usar y tirar2 para la detección de contanimantes alimentarios tóxicos producidos por bacterias como Staphylococcus aureus, salmonella, E.Coli

Genosensor:


lab on a chip, microfluídica, microreactores

Dispositivo de diagnósticoThe origins and the future of microfluidics

George M. WhitesidesNature 442, 368-373(27 July 2006)

Análisis clínicosDetección de antibióticosReacciones químicas selectivas Producción de fármacosMicro-valoracionesMicrocalorimetríaBioquímica

Mezclador simple

Mezcladores complejos

rafael ibáñez, 10 de nov de 2010Copyright ©2006 by the National Academy of Sciences

Hiratsuka, Yuichi et al. (2006) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 13618-13623

Nanomotor movido por una bacteria…

La conversión de energía biológica en energía mecánica no es nada nuevo. En la naturaleza hay numerosos ejemplos de sistemas que convierten energía química en E. motriz

El combustible empleado en este motor es directamente glucosa



Imágenes SEM de una pista de Si (a-D) y el rotor se SiO2 (E, F)



Imágen de un rotor encajado en la pista y ejemplo de la rotación producida por la

bacteria Mycoplasma mobile

Película del movimiento


Firesorb de Degussa

1- Polímero absorbente2- Agua3-Aceite de semillas de uva


Vidrio autolimpiable

Acción antivaho

Actividad de una capa de TiO2

Vidrio autolimpiable


las ondas de la innovación de Norman Poiré

Los grandes avances conceptuales se producen dos veces por siglo


Diagrama cronológico de la nanociencia

Fuente:Nanotecnología: La revolución industrial del siglo XXIFundación de la Innovación BANKINTER, 2006


Cuando? Cuanto?

La “National Science Foundation” de EE.UU prevé un mercado de un trillón de dólares en los próximos 10-12 años

conferencia espacio

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