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Miércoles, 17 abril 2013
Ciencia de los Materiales

Las numerosas aplicaciones de un nuevo y asombroso material

Una forma nanoestructurada de dióxido de titanio sirve para obtener hidrógeno, desalinizar agua, ser usada para fabricar células solares flexibles, duplicar la duración de las baterías de ión-litio, y posiblemente emplearse en una nueva clase de vendajes gracias a su capacidad antibacteriana.

Pero quizá lo más destacado de este material, desarrollado por el equipo del profesor Darren Sun de la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur, no es tanto que tenga tantas y tan variadas aplicaciones, sino que puede cumplir todas esas funciones descritas a un costo mucho menor que el de la tecnología existente utilizada habitualmente para tales aplicaciones.

Esta singular forma nanoestructurada de dióxido de titanio, en cuyo desarrollo se han invertido cinco años de esfuerzos, se genera convirtiendo cristales de dióxido de titanio en una clase muy específica de nanofibras, con las que se confeccionan membranas de un tipo especial, que incluyen una combinación de carbono, cobre, zinc o estaño, dependiendo del producto final específico que se necesite.

El dióxido de titanio es un material barato y abundante, del que se ha demostrado científicamente que tiene la capacidad de acelerar una reacción química (es (fotocatalítico) y también que es capaz de unirse con facilidad al agua (es hidrófilo).

Una pequeña cantidad de una variedad del nuevo material nanoestructurado (medio gramo de nanofibras de dióxido de titanio tratadas con óxido de cobre) puede generar 1,53 mililitros de hidrógeno en una hora al sumergirla en un litro de aguas residuales. Esta cantidad de hidrógeno generado es tres veces mayor que la obtenida al usar platino en la misma situación. En dependencia del tipo de agua residual, la cantidad de hidrógeno generado por el nuevo material puede llegar a ser de 200 mililitros en una hora. Además se puede usar una mayor cantidad del nanomaterial en cantidades más grandes de aguas residuales para aumentar la producción de hidrógeno.

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Utilizado en membranas para filtrar agua, el nuevo material permite a ésta fluir a través de él con facilidad, mientras que rechaza sustancias contaminantes externas, incluyendo a la sal, lo que lo hace ideal para desalinizar agua usando ósmosis directa (conocida también como ósmosis forzada).

Gracias a sus propiedades antimicrobianas y su bajo costo, el material puede ser útil en vendajes antibacterianos transpirables, los cuales no sólo impedirían infecciones y las combatirían en heridas abiertas, sino que también estimularían la curación al permitirle al oxígeno penetrar a través del vendaje.

La viabilidad del material para la energía solar ya ha sido comprobada por el profesor Sun. Fabricando una hoja policristalina de dióxido de titanio de color negro, el equipo del profesor Sun ha podido fabricar una célula solar flexible que puede generar electricidad usando la radiación solar. La ventaja, de nuevo, radica en el bajo costo de las células solares resultantes.

Sobre la aplicación del material en pilas eléctricas de ión-litio, como las usadas comúnmente en dispositivos electrónicos, los resultados preliminares con baterías de ión-litio delgadas, de las que tienen forma de botón o de moneda, han demostrado que usar como ánodo (polo negativo) a nanopartículas de dióxido de titanio con una forma un tanto esférica, modificadas con carbono, puede duplicar la duración de la batería.

El equipo del profesor Sun está trabajando ahora en perfeccionar más el material, con miras a comercializarlo. Estos científicos también están buscando la colaboración de empresas para acelerar el proceso de comercialización.

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