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Nuevas oportunidades de innovación gracias a una nanotecnología de estratificación de partículas

Investigadores financiados con fondos europeos han mostrado el modo en el que partículas nanotecnológicas suspendidas en un líquido son capaces de separarse por tamaño al evaporarse dicho líquido. Este efecto podría dar lugar al desarrollo de técnicas de composición de estructuras en capas con las que aumentar las prestaciones de muchos productos comunes, como cremas solares y dispositivos electrónicos.

El proyecto financiado por la Unión Europea BARRIER PLUS publicó los resultados de sus experimentos, los cuales demuestran teórica y experimentalmente que las pinturas compuestas por partículas de dos tamaños distintos se separan durante el proceso de secado siempre y cuando la diferencia de tamaños sea suficiente. Las partículas más pequeñas, de tan solo una milésima del grosor del cabello humano, forman una capa sobre las de mayor tamaño, en lo que supone una técnica completamente innovadora. La producción de coloides que secan formando una estructura de dos capas podría dar lugar a la creación de productos cosméticos y electrónicos con propiedades novedosas. Al evaporarse el líquido de un coloide, las partículas de abajo se unen a causa de los movimientos brownianos que las desplazan en movimientos aleatorios. El movimiento browniano en las partículas más pequeñas es más rápido, por lo que se distribuyen con más facilidad al reducirse el volumen del coloide. Las de mayor tamaño no se mueven con tanta rapidez y se acumulan en la interfaz entre la superficie y el exterior. La investigación de coloides con partículas de distintos tamaños sacó a relucir que, a ciertas velocidades de evaporación concretas, las partículas de mayor tamaño se concentraban en la superficie de la película al secarse y por tanto su distribución era más homogénea. Hasta ahora se pensaba que se producía el mismo efecto a cualquier velocidad de evaporación. Estratificación inesperada y no predecible No obstante, los investigadores de BARRIER PLUS de la Universidad de Surrey (Reino Unido) descubrieron que esta afirmación no es cierta al estudiar con mayor detenimiento una suspensión con dos partículas de dos tamaños distintos. La estratificación descubierta fue sorprendente e impredecible, y les movió a destinar varios meses a la verificación de los resultados obtenidos mediante simulaciones informáticas detalladas y experimentos hídricos con coloides compuestos por partículas esféricas de dos tamaños. El equipo al cargo modeló suspensiones con partículas grandes y pequeñas en distintas relaciones de tamaños y con varios porcentajes de población. Al evaporarse el agua, las esferas más pequeñas emergían mientras que las más grandes se hundían. El efecto se producía en relaciones de tamaños entre partículas desde dos a uno hasta catorce a uno, pero solo cuando la cantidad de partículas pequeñas era doscientas veces o más mayor que la de grandes. A continuación verificaron el efecto mediante el empleo de partículas acrílicas con diámetros de 385 y 55 nanómetros en una suspensión hídrica, habiendo marcado previamente las de mayor tamaño con un tinte de color rojo fluorescente. Al secarse los coloides, se descubrió que la división entre partículas estaba presente, pero solo si la relación entre las partículas pequeñas y grandes era superior a doscientos. Oportunidades de innovación Tras los experimentos realizados en BARRIER PLUS, este proceso de estratificación de partículas podría dar lugar al desarrollo de productos innovadores con aplicaciones en distintos sectores. Por ejemplo, cremas solares en las que se podrían situar partículas con capacidad de bloquear la luz del sol en la parte superior al extenderse y dejar las que se adhieren a la piel en la parte inferior. También sería de utilidad en la industria electrónica, por ejemplo en un recubrimiento para teléfonos móviles con resistencia a los arañazos en la superficie y de adherencia al cristal en la parte inferior. El equipo del proyecto de BARRIER PLUS confía en desarrollar un recubrimiento acuoso de barrera de un componente que sea competitivo, comporte menos emisiones de compuestos orgánicos volátiles y sea más seguro para la salud humana que los recubrimientos con dos componentes. El proyecto finalizará en diciembre de 2016 y recibió cerca de 3 millones de euros de la Unión Europea. Para obtener más información, consulte: Sitio web del proyecto BARRIER PLUS

Países

Reino Unido

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