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OPORTUNIDADES Y AMENAZAS QUE BRINDAN LAS NANOCIENCIAS Y LA NANOTECNOLOGÍA PARA LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES
OPORTUNIDADES Y AMENAZAS QUE BRINDAN LAS NANOCIENCIAS Y LA NANOTECNOLOGÍA PARA LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES
Que es la nanociencia?
Que es la nanotecnología?
Campos de aplicación de la nanociencia y la
nanotecnología (N+N).
Propiedades de algunos elementos “NANO”.
Las N+N para (o en) materiales de los pavimentos
flexibles.
Cuidados y precauciones de productos nanotecnológicos.
Conclusiones y recomendaciones.
OPORTUNIDADES Y AMENAZAS QUE BRINDAN LAS NANOCIENCIAS Y LA NANOTECNOLOGÍA PARA LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES
Nano = Enano
Raíz latina Ciencia
Es la ciencia que estudia los átomos, moléculas y objetos cuyo tamaño es menor o igual a cien nanómetros. ( ≤ 100 nm) (Enciclopedia “Wikipedia”).
1 nm = 1x10^(-9) m = 1x10^(-6) mm. Ejemplo: Un cabello humano tiene 100.000 nm aproximadamente.
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Con la nanociencia se pueden
entender las propiedades quánticas
y su termodinámica, que no se
pueden estudiar ni ver a escala
macroscópica.
Investiga, con átomos y moléculas,
en vez de materiales en su
conjunto.
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Busca que las propiedades de moléculas
individuales, al unirlas, formen nuevos
materiales con nuevas y sorprendentes
características.
Igual, investiga con átomos y moléculas
artificiales que se fabrican en laboratorio.
Estos se comportan como átomos y
moléculas naturales pero con otras
características, que no se conocen en
los sistemas naturales.
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Es la aplicación de la nanociencia en el desarrollo de productos
tendientes a mejorar el bienestar del género humano. Pretende
diseñar objetos o dispositivos con funciones específicas cuyas
dimensiones son de unos pocos nanómetros.
Involucra ciencias como la química, la física, la bioquímica, la biología
molecular, ingeniería electrónica, química supramolecular (que
estudia el conglomerado de moléculas) y química computacional,
entre otras.
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Usa microscopios y pruebas de
proximidad, imágenes electrónicas y
posicionamiento molecular electrónico,
entre otras técnicas.
Inició con tres (3) pilares fundamentales:
la química, la física y la biología.
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BOTTOM-UP de lo atómico o molecular a lo NANO TOP-DOWN de lo Macro a lo NANO Estos métodos utilizan técnicas como:
“Chemical Vapour Deposition” (CVD) o deposición química de
vapores.
“Sol – Gel”
“Self assembled” o auto ensamblado.
Fabricación molecular.
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En la medicina, las tecnologías de la información,
nuevos materiales, producción y almacenamiento de
energía, nanoelementos, alimentos, medio ambiente y
sistemas de seguridad, entre muchos otros.
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La técnica del “Top Down” o miniaturización es la más
empleada hasta ahora, pero tiene la desventaja que las
“mini” estructuras son las mismas que se encuentran en el
material macro. Sin embargo, algunos materiales al
miniaturizarse, se vuelven más activos, más reactivos, por el
solo hecho de aumentar su área superficial y disminuir su
interacción interna que puede minimizar sus propiedades
superficiales.
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La técnica del “Bottom Up”, que va de menor a mayor, inicia
con una estructura nanométrica (por ejemplo: una molécula)
y mediante un proceso de “montaje” o auto ensamblado
forman estructuras más complejas que siguen clasificadas
como nanocompuestos.
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La fabricación molecular es la última tecnología para realizar
“auto montaje”. Consiste en la capacidad de construir
dispositivos, maquinas e inclusive productos con cada átomo
en un lugar específico. Esta técnica fue desarrollada por K. Eric
Drexler.
Se prevé que las fábricas moleculares sean capaces de crear
cualquier material mediante procesos de montaje controlado de
átomos y moléculas, con alta precisión.
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La disminución del tamaño,
incrementa las propiedades
energéticas superficiales de los
materiales
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Los rayos de electrones se usan para hacer diseños (químicos)
que luego exponen una nueva superficie. Se emplea en la
fabricación de circuitos integrados.
Con nanotecnología se fabrican materiales y productos más
duros, más durables, más resistentes, mas ligeros y más baratos
(lo cual no implica que la tecnología sea barata) Por ejemplo:
pinturas o recubrimientos que no se rayan, o telas que no se
arrugan y/o no se ensucian.
Los componentes electrónicos serán cada vez más pequeños, lo
que facilita el diseño de ordenadores más potentes.
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Con la nanotecnología y especial con la nanoBIOtecnología se
están haciendo desarrollos en el área de prevención, diagnóstico
y tratamiento de enfermedades. Por ejemplo: sondas
nanoscópicas, herramientas que combatirán enfermedades
hereditarias e indicadores que detecten y destruyan células
cancerígenas.
Se pueden fabricar envolturas inteligentes para conservar los
alimentos frescos y en buena calidad.
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Las N+N tendrán repercusión en el transporte, en la
industria cosmética, en el sector de la construcción, en la
industria farmacéutica, en fabricación de
electrodomésticos, en el sector de las comunicaciones, en
seguridad y defensa y en la industria espacial entre
muchos otros.
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En comunicaciones, la longitud de onda se ha ENCOGIDO
desde el tamaño de un campo de futbol (100 m) al tamaño
de 1 ameba (una décima de mm). Se podrán utilizar
muchos satélites enviando información permanente (se
estiman más de 1.000).
Los investigadores estiman que en una década será
posible insertar un “catéter” en una arteria y dirigirlo, por el
sistema circulatorio, hasta el cerebro.
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Los nanotubos como los de carbono son 100 veces más
fuertes que el acero; pueden ser doblados y desdoblados
sin fracturarse. Pueden transmitir 1 billón de amperios (el
cobre se derrite con 1 millón); transmite 6.000 Watts por
metro por grado kelvin (el diamante puro transmite 3320
W/m-k); su estabilidad térmica en vacio llega a 2800º (los
metales en los microchips se derriten entre 600º y 1.000 º).
Se está trabajando en la fabricación de nanocables de
polímero con diámetros de 100nm.
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Se fabrican sobre la base de nanotubos de pared única
Las moléculas de bencina pueden adherirse al nanotubo
constituyendo el nanoengranaje
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Se pueden construír cápsulas
que naveguen por la sangre:
Cáncer
Enfermedades infecciosas
Diabetes
Afinar el diagnóstico
Fabricar nano-robots
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En los próximos años, debe ser
de PRIORIDAD para el sector
de los pavimentos el desarrollar
tecnologías NANO para
mejorar la calidad de los
materiales y/o procesos y/o el
impacto ambiental y/o los
costos que tiene esta industria.
OPORTUNIDADES Y AMENAZAS QUE BRINDAN LAS NANOCIENCIAS Y LA NANOTECNOLOGÍA PARA LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES
Desarrollo y uso de polímeros (aditivos de diferente naturaleza)
más reactivos y resistentes, para la modificación de los
asfaltos.
Desarrollo y uso de técnicas que permitan mejorar la
interacción, a nivel de interfase, entre el bitumen y el agregado
mineral.
Desarrollo y uso de técnicas que permitan mejorar la
estabilización de suelos y taludes.
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Desarrollo y uso de nanocompuestos
de diferente naturaleza que, como
aditivos, mejoren las propiedades del
ligante y/o su interacción a nivel
interfase con el agregado mineral.
Desarrollo y uso de pinturas para
señalización horizontal, más
resistentes y durables.
OPORTUNIDADES Y AMENAZAS QUE BRINDAN LAS NANOCIENCIAS Y LA NANOTECNOLOGÍA PARA LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES
Los riesgos de los productos nanotecnológicos, se caracterizan por
tener mayor superficie re(activa), con posible mayor impacto en el
medio ambiente, en la seguridad industrial y por tanto, en la salud
ocupacional .
• La nanotecnología tiene riesgos evidentes; inmediatos y a largo
plazo.
Inmediatos: Toxicidad intrínseca de algunos de ellos
A largo plazo: Potenciales contaminaciones como la
denominada “la plaga gris”.
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Los nanomateriales pueden penetrar por los poros de la
piel. Las células de los seres vivos no detectan los
nanoproductos como material extraño y por tanto no
desarrollan anticuerpos; hay posibilidad que algunos de
ellos penetren a las células, incluso a las nerviosas y se
depositen en ellas.
Los nanoproductos por su tamaño y naturaleza pueden
dispersarse con mayor facilidad en el medio ambiente
(tierra, agua y aire) haciendo más difícil su control.
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Identificar y solucionar problemas de seguridad de las N+N.
Promover procedimientos seguros y rentables para minimizar
exposición de trabajadores, consumidores y medio ambiente.
Desarrollar modelos y normas, con terminología y orientaciones,
para determinar el riesgo durante el ciclo de vida de la tecnología.
Desarrollar y propender reglamentos con :
Umbrales de toxicidad.
Umbrales de medición y emisión.
Riesgo y umbrales de exposición.
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Definir umbrales de producción.
Informar al usuario y definir formas de etiquetado de
productos.
Revisar y modificar especificaciones para aplicaciones y usos.
Informar sobre nanopartículas de nuevas sustancias a
instituciones de control.
Adoptar números de registros reconocidos en el “Chemical
Abstract Service” y fichas de datos de seguridad.
Adoptar códigos de “buena conducta”.
Estudiar y apoyar aspectos de beneficio mutuo (metrología;
nomenclatura; determinación del riesgo; bases de datos
toxicológicos, eco-toxicológicos y epidemiológicos).
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Las N+N brindan muchas oportunidades para mejorar la tecnología
de los pavimentos flexibles.
Es posible desarrollar y aplicar nanopartículas o nanofibras para
mejorar las diferentes propiedades del ligante asfáltico:
Nanofibras que, como el caso de los polímeros, tengan altas
resistencias mecánicas y que, preferiblemente reaccionen con
algunos de los componentes del asfalto.
Nanopartículas que influyan en el comportamiento “Sol – Gel” del
bitumen.
Nanopartículas que actúen como aditivos de los bitúmenes para
disminuir su deterioro ante la oxidación y para mejorar su
adhesión a los agregados minerales.
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Es posible desarrollar y aplicar nanopartículas que
interactúen (reaccionen) con los agregados minerales para
mejorar su adhesión con determinados asfaltos.
Es posible desarrollar y aplicar nanofibras o nanopartículas
para estabilización de suelos y taludes.
Es posible desarrollar y aplicar nanofibras y/o
nanopartículas para desarrollar pinturas resistentes y
durables para la señalización horizontal de pavimentos
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Fortalecer el recurso humano (de diferentes disciplinas) en N+N.
Establecer redes de Grupos y Centros de Investigación para
investigaciones conjuntas.
Gestionar con nuestros gobiernos apoyo para fortalecer la
infraestructura para la I+D+i en las N+N.
Incluir como parte fundamental de cada proyecto, el estudio del
impacto ambiental y social de las tecnologías desarrolladas.
Crear, a través de la ALA, programas de interés común en las
N+N.
Si como se prevé, las N+N causarán la “TERCERA REVOLUCIÓN
INDUSTRIAL”, estamos a tiempo para iniciar este recorrido.
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Contacto: Kilómetro 2 vía al Refugio, Sede UIS, Guatiguará , Piedecuesta, Santander, Colombia.
Teléfono: 57-76-551395 ó 57-76-550806
LARISSA CHIMAN (QPD)PhD, Química, Investigadora - CORASFALTOS
E-mail: [email protected]
LUIS ENRIQUE SANABRIA GRAJALESMsc. Ing. Químico, Director Ejecutivo - CORASFALTOS
Móvil: 311 854 8336. E-mail: [email protected]; [email protected].
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