Análisis y aplicación de la nanotecnología en la mejora de materiales constructivos en Chile

Abstract

Es menester previamente definir el concepto de Nanotecnología: “Tecnología que comprende el estudio, diseño, creación, síntesis y manipulación de la materia a nivel nanométrico”. El prefijo “nano” corresponde a una unidad de medida que equivalente a la millonésima parte de un milímetro, o los mil millonésimos parte de un metro. El presente trabajo de investigación, está centrado en hacer un análisis y dar a conocer nuevas tecnologías en relación con la nanotecnología, en aspectos tales como generación y estructuración de materiales o modificación de existentes. Esto implica el estudio de una serie de materiales que demuestran el beneficio de la utilización de la tecnología a escala nano, a través de un comportamiento más óptimo, en contraste con las tecnologías tradicionalmente utilizadas. Hoy en día en la construcción tradicional, desde tiempos atrás hasta nuestros días, se han empleado fundamentalmente elementos constructivos de piedra, madera, hormigón armado y acero, materiales que cumplen adecuadamente su función, pero qué, bajo ciertas condiciones extremas, presentan algunos inconvenientes. Tal es el caso de la madera que requiere grandes inversiones en mantenimiento, el hormigón armado que en muchas ocasiones tiene una alta densidad de armaduras y demandan grandes capacidades para su manejo e instalación, el acero corrugado que presenta problemas de corrosión, entre otros, por ese motivo la nanotecnología involucra su tecnología para el mejoramiento de los materiales de construcción, con el fin de que sean más resistentes, ligeros y durables. Dentro de las tecnologías nanotecnológicas a analizar a futuro, se tienen los materiales cementicos, como hormigones, morteros y lechadas, los cuales tendrán una mayor resistencia a la fisuración, una mayor resistencia a la compresión y a tracción y una mayor durabilidad; podrán ser también más impermeables. Se estima que alrededor de un 25% de los propietarios, de estructuras de hormigón que han sido reparadas, están insatisfechos con el resultado de dicha intervención y del resultado de los materiales de protección utilizados en los 5 años posteriores a la reparación; un 75% lo están durante los 10 años siguientes. Así se podrá observar, que la adición de nanopartículas al hormigón, puede permitir controlar la porosidad, por otra parte, reforzando al hormigón con nanotubos de carbono puede incrementarse su resistencia a la tracción y evitar la propagación de grietas. Otro aspecto importante que considerar es el desarrollo de la nanotecnología en la fabricación del acero, conocido por su versatilidad, resistencia y bajo costo. El desarrollo de nuevos aceros con propiedades especiales ha encontrado en la aplicación de la nanotecnología un impulso mayor. La obtención de tamaños de grano, precipitados u óxidos muy pequeños, por diversos métodos, muchos de los cuales escapan a los procesos industriales más usuales, permiten obtener aceros con propiedades especiales, en lo relativo a su resistencia mecánica, dureza, resistencia a la corrosión, a la oxidación, entre otros. En la próxima década, los aceros nanoestructurados, pueden ser una de las claves tecnológicas del siglo XXI, teniendo un importante rol en el diseño industrial y la arquitectura. La nanotecnología, además de colaborar en la mejora de diversos materiales y participar en distintos desarrollos, también actúa en el área de los aditivos y diversos materiales de esa índole: pinturas, pegamentos, etc. A continuación, podemos citar un material más destacado en el campo de las pinturas. “Pintura nansulate”. Otro aspecto interesante que considerar respecto a la nanotecnología, son las estructuras inteligentes, estructuras que pueden repararse a sí misma cuando se quiebran; en función a esto en los últimos años, se ha estado desarrollando un tipo de “hormigón auto reparante” en base a polímeros estructurales con la habilidad de reparar grietas en forma automática. Un aspecto importante para considerar es la protección sísmica de estructuras; Chile es un país sísmico, el terremoto del 2010 dejó en evidencia, que nuestra población demanda algo más del sector de la construcción, que el solo hecho de evitar el colapso de las estructuras en sismo de intensidad excepcionalmente severa. Es en esta área donde la innovación en el sector construcción ha desarrollo nuevas soluciones tecnologías, que permitan avanzar en el logro de estos objetivos. En nuestro país, durante los últimos años se han incorporado sistemas de Aislación sísmica y Disipación de Energía, los que incluyen desde diseños relativamente simples hasta avanzados sistemas totalmente automatizados (Revista EMB Construcción-Protección Sísmica de Estructuras, febrero 2019).

Es menester previamente definir el concepto de Nanotecnología: “Tecnología que comprende el estudio, diseño, creación, síntesis y manipulación de la materia a nivel nanométrico”. El prefijo “nano” corresponde a una unidad de medida que equivalente a la millonésima parte de un milímetro, o los mil millonésimos parte de un metro. El presente trabajo de investigación, está centrado en hacer un análisis y dar a conocer nuevas tecnologías en relación con la nanotecnología, en aspectos tales como generación y estructuración de materiales o modificación de existentes. Esto implica el estudio de una serie de materiales que demuestran el beneficio de la utilización de la tecnología a escala nano, a través de un comportamiento más óptimo, en contraste con las tecnologías tradicionalmente utilizadas. Hoy en día en la construcción tradicional, desde tiempos atrás hasta nuestros días, se han empleado fundamentalmente elementos constructivos de piedra, madera, hormigón armado y acero, materiales que cumplen adecuadamente su función, pero qué, bajo ciertas condiciones extremas, presentan algunos inconvenientes. Tal es el caso de la madera que requiere grandes inversiones en mantenimiento, el hormigón armado que en muchas ocasiones tiene una alta densidad de armaduras y demandan grandes capacidades para su manejo e instalación, el acero corrugado que presenta problemas de corrosión, entre otros, por ese motivo la nanotecnología involucra su tecnología para el mejoramiento de los materiales de construcción, con el fin de que sean más resistentes, ligeros y durables. Dentro de las tecnologías nanotecnológicas a analizar a futuro, se tienen los materiales cementicos, como hormigones, morteros y lechadas, los cuales tendrán una mayor resistencia a la fisuración, una mayor resistencia a la compresión y a tracción y una mayor durabilidad; podrán ser también más impermeables. Se estima que alrededor de un 25% de los propietarios, de estructuras de hormigón que han sido reparadas, están insatisfechos con el resultado de dicha intervención y del resultado de los materiales de protección utilizados en los 5 años posteriores a la reparación; un 75% lo están durante los 10 años siguientes. Así se podrá observar, que la adición de nanopartículas al hormigón, puede permitir controlar la porosidad, por otra parte, reforzando al hormigón con nanotubos de carbono puede incrementarse su resistencia a la tracción y evitar la propagación de grietas. Otro aspecto importante que considerar es el desarrollo de la nanotecnología en la fabricación del acero, conocido por su versatilidad, resistencia y bajo costo. El desarrollo de nuevos aceros con propiedades especiales ha encontrado en la aplicación de la nanotecnología un impulso mayor. La obtención de tamaños de grano, precipitados u óxidos muy pequeños, por diversos métodos, muchos de los cuales escapan a los procesos industriales más usuales, permiten obtener aceros con propiedades especiales, en lo relativo a su resistencia mecánica, dureza, resistencia a la corrosión, a la oxidación, entre otros. En la próxima década, los aceros nanoestructurados, pueden ser una de las claves tecnológicas del siglo XXI, teniendo un importante rol en el diseño industrial y la arquitectura. La nanotecnología, además de colaborar en la mejora de diversos materiales y participar en distintos desarrollos, también actúa en el área de los aditivos y diversos materiales de esa índole: pinturas, pegamentos, etc. A continuación, podemos citar un material más destacado en el campo de las pinturas. “Pintura nansulate”. Otro aspecto interesante que considerar respecto a la nanotecnología, son las estructuras inteligentes, estructuras que pueden repararse a sí misma cuando se quiebran; en función a esto en los últimos años, se ha estado desarrollando un tipo de “hormigón auto reparante” en base a polímeros estructurales con la habilidad de reparar grietas en forma automática. Un aspecto importante para considerar es la protección sísmica de estructuras; Chile es un país sísmico, el terremoto del 2010 dejó en evidencia, que nuestra población demanda algo más del sector de la construcción, que el solo hecho de evitar el colapso de las estructuras en sismo de intensidad excepcionalmente severa. Es en esta área donde la innovación en el sector construcción ha desarrollo nuevas soluciones tecnologías, que permitan avanzar en el logro de estos objetivos. En nuestro país, durante los últimos años se han incorporado sistemas de Aislación sísmica y Disipación de Energía, los que incluyen desde diseños relativamente simples hasta avanzados sistemas totalmente automatizados (Revista EMB Construcción-Protección Sísmica de Estructuras, febrero 2019).