¿Qué son las Nanofibras?
Las nanofibras son materiales fibrosos con un diámetro único de 1 a varios cientos de nm y una longitud superior a 100 veces el diámetro.
Es un representante de la nanotecnología y uno de los materiales que atraen la atención para el desarrollo de futuras aplicaciones. Tiene una superficie específica y una porosidad elevadas, y es muy absorbente, permeable y ligero.
Existe una gran variedad de tipos, como las nanofibras poliméricas, las nanofibras de celulosa de origen vegetal y las nanofibras de carbono de alta conductividad eléctrica y resistencia.
Tipos de Nanofibras
Existen varios tipos de nanofibras, en función de sus métodos de producción y de los materiales utilizados.
Nanofibras de Celulosa
La celulosa es un componente de plantas como los árboles y la hierba, y es una de las sustancias orgánicas más abundantes en la naturaleza. Las nanofibras de celulosa se fabrican a partir de esta celulosa, finamente molida hasta el nivel nanométrico, y presentan a la vez ligereza y resistencia. Además, es un material de origen vegetal, lo que significa que tiene un bajo impacto medioambiental y puede reciclarse.
Nanofibras de Carbono
Las nanofibras de carbono están compuestas principalmente de carbono y son extremadamente resistentes y ligeras. También conducen bien la electricidad.
Nanofibras Poliméricas
Las nanofibras poliméricas se fabrican a partir de compuestos poliméricos sintetizados. Se pueden utilizar polipropileno y poliéster en función de las propiedades requeridas. Sus propiedades dependen del tipo de polímero utilizado, pero en general se caracterizan por su ligereza, alta resistencia y estabilidad química.
Aplicaciones de las Nanofibras
Las nanofibras están en proceso de investigación y desarrollo de aplicaciones. En comparación con las fibras convencionales, las nanofibras tienen propiedades superiores, como alta resistencia, peso ligero, flexibilidad, absorción de agua, resistencia al calor, conductividad eléctrica y biocompatibilidad. Cada material tiene propiedades diferentes y se utiliza en diversas aplicaciones.
Nanofibras de Celulosa
Las nanofibras de celulosa se utilizan en materiales de construcción, piezas de automóviles y artículos deportivos por su ligereza y alta resistencia. También se utilizan en productos sanitarios y médicos por su gran capacidad de absorción de agua.
Nanofibras de Carbono
Las nanofibras de carbono se utilizan en la industria aeroespacial, la automoción y los artículos deportivos por su gran resistencia y ligereza. También se utilizan en dispositivos electrónicos y pilas de combustible por su alta conductividad térmica.
Nanofibras Poliméricas
Las nanofibras poliméricas tienen una amplia gama de aplicaciones, ya que sus diversas propiedades pueden ajustarse en función del polímero utilizado como material. Por ejemplo, se emplean en filtros que mejoran la absorción de agua y la resistencia, y en dispositivos electrónicos que mejoran la conductividad térmica y eléctrica.
El abanico de aplicaciones es amplísimo, desde la regeneración de tejidos en el ámbito médico hasta los filtros de depuración de aguas en el campo medioambiental.
Principios de las Nanofibras
Esta sección describe cómo se fabrican las nanofibras. Existen tres métodos principales de producción de nanofibras: electrospinning (hilado de campo), el hilado de masa fundida compuesta y el soplado de masa fundida.
Método de Electrospinning
Las nanofibras se preparan aplicando alta tensión a una solución polimérica en una boquilla de hilatura. El voltaje aplicado es suficiente, en torno a 10-40 kV, lo que permite ahorrar energía en la producción. Dado que puede producir diámetros de hasta varios nm, puede considerarse el método de producción corriente actual, pero la producción en masa requiere un gran número de boquillas.
Método Compuesto de Hilado por Fusión
Las nanofibras se preparan extruyendo polímero fundido a través de una boquilla especial para producir fibras con estructura de mar-isla y, a continuación, disolviendo y eliminando sólo el componente marino. Tiene el inconveniente de que sólo se pueden producir nanofibras con diámetros de hasta 20 nm.
Método de Fusión-soplado
El polímero fundido se extruye a través de una boquilla y simultáneamente se sopla con aire caliente para producir este producto. Este método también se utiliza para producir telas no tejidas, como las máscaras. Sin embargo, el límite inferior está en torno a 0,5 µm de diámetro, por lo que su ámbito de uso es limitado.