Futuras aplicaciones de la nanotecnología

Gennesys

El Proyecto Gennesys ha completado un extenso estudio de cinco años sobre las necesidades y oportunidades para coordinar la investigación y el desarrollo futuro en nanomateriales, ciencia y nanotecnología, para el progreso de tecnologías que van desde la comunicación y la información, la salud y la medicina, energía futura, medio ambiente, cambio climático, transporte y  patrimonio cultural.

Proyecto Gennesys

Basado en el trabajo de más de 600 expertos de todo el mundo, el proyecto ha compilado una imagen general de los desarrollos actuales y esperados en el gran espectro de nanomateriales y donde se puede utilizar la nanotecnología en el futuro.

Para estructurar el amplio campo de nanomateriales y nanotecnologías, el proyecto GENNESYS (Gran Iniciativa Europea sobre Nanociencia y Nanotecnología que utiliza fuentes de radiación de neutrones y sincrotrón) ha subdividido las diferentes áreas de aplicación de los nanomateriales en los campos de investigación y tecnología siguientes:

Modelado de nanomateriales

Los algoritmos de modelado y diseño de materiales se convertirán en herramientas obligatorias para probar la comprensión de los procesos y fenómenos a nanoescala, que se pueden utilizar en el desarrollo de síntesis adaptadas de nanomateriales, inhibición de procesos de degradación y planificación de programas experimentales para el desarrollo de nanomateriales y evaluación.

Diseño de nanomateriales

diseño nanomaterialesEn la ciencia de los nanomateriales, el desarrollo de nuevos materiales impulsa muchos campos de la ingeniería, es decir, aleaciones con propiedades mecánicas mejoradas y peso reducido y por ejemplo para aumentar la rigidez y al mismo tiempo ahorrar peso en las industrias aeroespacial o automotriz.

Los materiales compuestos siguen la misma tendencia, muchos de ellos imitan la estructura de tejidos biológicos como madera, hueso, seda de araña y muchos más ejemplos.

Nanomateriales estructurales

Estos materiales basados ​​en sistemas metálicos, cerámicos y polímeros proporcionarán un cambio gradual en las propiedades mecánicas y térmicas. Serán la base de una amplia gama de innovaciones y nuevas aplicaciones que explotan los efectos a nanoescala.

Materiales funcionales o inteligentes

Impulsarán avances en dispositivos electrónicos, fotónicos, estructurales y magnéticos. Los nanomateriales elevarán el desarrollo a un nuevo nivel, utilizando nuevos efectos físicos, eléctricos y mecánicos, para hacer que la electrónica sea más rápida, más liviana, más barata y más fácil de fabricar, a la vez, que tenga un bajo consumo de energía.

Recubrimientos nanoestructurados

Estos pueden diseñarse para explotar una combinación revolucionaria de propiedades personalizadas, entre el revestimiento y el sustrato, entre la matriz compuesta y el refuerzo y entre los diferentes componentes de un híbrido.

Propiedades de ingeniería de los nanomateriales

Habrá desafíos importantes para transferir el conocimiento de las nuevas propiedades y mecanismos de los nanomateriales al proceso de diseño de ingeniería, ya que aún no se está en la etapa en la que se pueden diseñar y producir con propiedades conocidas.

Es necesario comprender ¿cómo se pueden unir los nanomateriales sin destruir su nanoestructura y su función?, ¿cómo los nanomateriales fallan debido a la corrosión, la fluencia y la fatiga?, y ¿cómo los mecanismos nanotribológicos afectan la fricción, la adherencia, el desgaste y la lubricación?

Nanotribologia

El estudio de la fricción, el desgaste y la adhesión a escala nanométrica requiere del conocimiento de las interacciones de la superficie, los efectos del entorno químico, la lubricación, las tensiones mecánicas y los conceptos bioquímicos.

Este campo se está desarrollando rápidamente, pero la mayoría de las aplicaciones que se pueden realizar explotando ideas nanotribológicas se encuentran todavía en una etapa embrionaria.

Tecnologías de la información

La prosperidad futura de la industria de la tecnología de la información, depende en gran medida de procesos de reducción de escala más exitosos, la creación de nuevos dispositivos con funcionalidades más altas, mayor flexibilidad y confiabilidad, y un mejor rendimiento.

La nanociencia y la tecnología proporcionarán enfoques básicos importantes para funcionalidades mejoradas y nuevos conceptos de dispositivos.

En microelectrónica y fotónica; los nuevos desarrollos, como la comunicación cuántica y la computación; el almacenamiento de datos con nuevos materiales y conceptos como los semiconductores magnéticos; así como la espintrónica, revolucionarán las capacidades.

Salud: aplicaciones biológicas y médicas

Se ha evaluado todo el ámbito en el que los nanomateriales afectan la salud humana a través de la medicina, la odontología, la cosmética, la alimentación y la agricultura.

La industria de la salud depende de los medicamentos y de los sistemas de administración de medicamentos para controlar las enfermedades y mejorar la calidad de vida. Se pueden desarrollar nuevos sistemas de fármacos con liberación controlada mediante nanoingeniería y la administración de fármacos por parte del paciente para reducir la incidencia de los mismos.

La nutrición es de importancia crítica para la salud y la calidad de vida

Las crecientes demandas de producción y procesamiento de alimentos más eficientes, la posibilidad de diseñar productos alimenticios para la nutrición y el desarrollo de productos alimenticios a nanoescala.

En particular, la capacidad de formular alimentos que puedan procesarse con éxito es de importancia fundamental.

Ingeniería de Manufactura

Los nanomateriales tienen que satisfacer las demandas de los nuevos materiales estructurales, reducir el consumo de energía y reducir los gastos del ciclo de vida. Los avances incluyen la reducción del consumo de combustible y los gastos de operación, emisiones reducidas o cero, mejor capacidad, comodidad y menos ruido.

Medio ambiente

La nanotecnología ayudará a resolver problemas como el mejoramiento de suelos y aguas subterráneas, la purificación del aire y la detección de la contaminación.

Lo mismo para la reducción de desechos provocados por el hombre, incluidos los desechos nucleares, que también requiere el desarrollo de una eliminación geológica segura con métodos aceptables para la sociedad.

Una mejor predicción del cambio climático está directamente relacionada con la comprensión del papel de los aerosoles (nanopartículas) en la atmósfera.

Seguridad

nanotecnologa y innovacionLa nanotecnología traerá nuevas respuestas a la prevención y protección contra amenazas de terrorismo, o contra riesgos accidentales naturales e industriales. La nanotecnología también proporcionará una respuesta efectiva a la seguridad de las instalaciones críticas y el medio ambiente.

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