¿Cuál es la diferencia entre nanomateriales y materiales a granel?

El principal diferencia entre nanomateriales y materiales a granel es que los nanomateriales son más pequeños que los materiales a granel.

En resumen, los nanomateriales y los materiales a granel representan dos categorías distintas de materiales que difieren en tamaño, estructura y propiedades. Los nanomateriales son materiales extremadamente pequeños con propiedades únicas debido a su tamaño, mientras que los materiales a granel son materiales en su forma regular más grande sin características diminutas específicas.

¿Qué son los nanomateriales?

Los nanomateriales son materiales que tienen partículas o constituyentes de dimensiones a nanoescala (que tienen una dimensión externa que mide de 1 a 100 nm). Entonces, a esta escala, los materiales exhiben propiedades novedosas que difieren de sus contrapartes a granel. La razón principal de esto es el confinamiento cuántico, que es el confinamiento de electrones u otros portadores de carga dentro de las dimensiones a nanoescala que conducen a cambios en sus niveles de energía y comportamiento.

Además, los nanomateriales obtienen estas propiedades únicas de su alta relación superficie-volumen. A medida que disminuye el tamaño del material, una mayor proporción de sus átomos o moléculas reside en la superficie. El área de superficie aumentada mejora propiedades como la capacidad de adsorción, las interacciones con el entorno circundante y aumenta la reactividad. Además, los nanomateriales pueden poseer mayor resistencia mecánica, propiedades ópticas, conductividad eléctrica, conductividad térmica y actividad catalítica.

Estos nanomateriales se pueden clasificar en varias formas, como nanopartículas, nanocables, nanotubos, nanoláminas y nanocompuestos. Estas partículas pueden estar hechas de metales, óxidos metálicos, semiconductores, polímeros o materiales a base de carbono. Al controlar su tamaño, forma y composición, los investigadores pueden adaptar nanopartículas para aplicaciones específicas.

El sol-gel, la precipitación y la deposición de vapor químico permiten la creación de nanopartículas con características controladas. Además, las técnicas de deposición física, incluida la deposición física de vapor y la epitaxia de haces moleculares, permiten el crecimiento de películas delgadas y nanocables. Las nanoestructuras complejas se forman mediante procesos de autoensamblaje, como el autoensamblaje molecular y la síntesis asistida por plantillas.

Aplicaciones de Nanomateriales

Hay muchas aplicaciones de los nanomateriales. En el campo de la medicina, los nanomateriales ofrecen interesantes perspectivas para la administración de fármacos, la obtención de imágenes y el diagnóstico. Las nanopartículas pueden encapsular medicamentos, lo que permite la administración dirigida a células o tejidos específicos y reduce los efectos secundarios. Los nanomateriales también son útiles en el sector energético. Se desarrollan materiales avanzados como nanocompuestos y nanocatalizadores para mejorar los dispositivos de almacenamiento y conversión de energía. Los nanomateriales se utilizan en baterías, supercondensadores y celdas de combustible para mejorar su rendimiento, densidad de energía y estabilidad cíclica. También se utilizan en células solares e iluminación de bajo consumo. Además, los nanomateriales son útiles en la remediación ambiental, la producción de sensores y revestimientos, la industria aeroespacial y muchos otros campos.

¿Qué son los materiales a granel?

Los materiales a granel son materiales cuyas dimensiones son mayores que la nanoescala. Pueden variar en tamaño desde micrómetros hasta milímetros o incluso más grandes. Los materiales a granel no exhiben las propiedades únicas asociadas con el confinamiento cuántico y la alta relación área superficial/volumen.

Una de las principales ventajas de los materiales a granel es su facilidad de producción y disponibilidad. Se fabrican en grandes cantidades a través de procesos como fundición, extrusión, forja y mecanizado. Estos procesos implican dar forma, modelar o manipular los materiales para obtener el tamaño, la forma y la estructura deseados.

Hay muchas aplicaciones de materiales a granel. En la industria de la construcción, se utilizan materiales como el hormigón, el acero y la madera para construir edificios, puentes, carreteras y otros proyectos de infraestructura. Estos materiales a granel también se utilizan en el transporte, donde los metales y los compuestos son útiles en la fabricación de automóviles, aviones, barcos y trenes.

Los materiales a granel también son útiles en el sector energético. Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural se utilizan como materiales a granel para la generación de energía. Estos también se utilizan en la industria aeroespacial, sanitaria, de bienes de consumo y en muchas otras industrias.

Similitudes entre nanomateriales y materiales a granel

• Los nanomateriales y los materiales a granel pueden experimentar reacciones químicas similares.
• Ambos tipos de materiales tienen aplicaciones en diferentes campos.

Diferencia entre nanomateriales y materiales a granel

Definición

Los nanomateriales son materiales extremadamente pequeños con propiedades únicas debido a su pequeño tamaño, mientras que los materiales a granel son materiales en su forma regular más grande sin características diminutas específicas.

Tamaño

Los nanomateriales son más pequeños que los materiales a granel. Los nanomateriales suelen tener una dimensión externa que mide de 1 a 100 nm.

Ejemplos

Los nanotubos de carbono, las nanopartículas, el grafeno y los nanocompuestos son ejemplos de nanomateriales, mientras que la madera, el hormigón, el acero y el vidrio son ejemplos de materiales a granel.

Propiedades

Los nanomateriales exhiben propiedades dependientes del tamaño que difieren de las de los materiales a granel.

Relación superficie-volumen

Los nanomateriales tienen una relación superficie-volumen significativamente más alta en comparación con los materiales a granel.

Aplicaciones

Si bien los nanomateriales son útiles en nanoelectrónica, nanomedicina y sensores, los materiales a granel son útiles en la fabricación tradicional, la construcción y los artículos cotidianos.

Conclusión

La principal diferencia entre los nanomateriales y los materiales a granel es su tamaño. Los nanomateriales son materiales extremadamente pequeños con propiedades únicas debido a su tamaño, mientras que los materiales a granel son materiales en su forma regular más grande sin características diminutas específicas.

Referencia:

1. “Material a granel: descripción general.” Ciencia directa.
2. “nanomateriales.” Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental.

Imagen de cortesía:

1. “Comparación de tamaños de nanomateriales” Por Sureshbup – MDPI (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. “Hierro-barras-armadura-barras-varillas(CC0) a través de Pixabay