¿Se pueden imprimir nanopartículas en 3D?

La impresión 3D se ha convertido en uno de los avances tecnológicos más asombrosos en el mundo moderno de hoy debido a que básicamente es el proceso de crear algo de abajo hacia arriba mientras se utilizan materiales como los polímeros de manera bastante eficiente. Por increíble que sea la impresión 3D hoy en día, ¿es posible que podamos imprimir nanopartículas en 3D?

Es posible que las nanopartículas se impriman en 3D. Sin embargo, no hay impresoras 3D comerciales que sean capaces de hacer eso. La impresión 3D de nanopartículas aún se encuentra en etapa experimental, ya que los investigadores todavía están tratando de probar diferentes formas de imprimir nanopartículas en 3D de una manera más controlada.

Si bien las nanopartículas pueden imprimirse en 3D en un sentido teórico, nuestra tecnología de impresión 3D comercial actual aún no lo ha logrado. Aún así, según la ciencia y la investigación detrás de esto, el consenso es que será posible para nosotros imprimir nanopartículas en 3D a una escala mayor y más comercial más adelante, una vez que se haya perfeccionado el proceso.

¿Qué son las nanopartículas?

Cuando piensas en las diferentes cosas que tenemos hoy, todas están hechas de partículas que están muy juntas para formar objetos y estructuras más grandes. Piensa en ellos como diferentes piezas de Lego que juntas, pero que en realidad son más pequeñas hasta el punto de que apenas puedes verlas. Luego tenemos las nanopartículas.

Una nanopartícula es una versión más pequeña de una partícula en el sentido de que tiene un tamaño que oscila entre 1 y 100 nanómetros. El ojo humano no puede detectar las nanopartículas, y eso significa que en realidad son más pequeñas que una mota de polvo, que tiene entre 1 y 100 micrómetros. Y los nanómetros son mil veces más pequeños que los micrómetros.

Entonces, si lo piensas bien, si ya nos cuesta detectar una mota de polvo con el ojo humano, es completamente imposible que detectemos algo que es mil veces más pequeño que una mota de polvo. Eso es esencialmente lo que es una nanopartícula. Y las nanopartículas son tan pequeñas que están formadas por solo unos pocos cientos de átomos que se empaquetan juntos.

¿Para qué se utilizan las nanopartículas?

Ahora bien, al hablar de nanopartículas, quizás te estés preguntando qué usos podemos tener para ellas. Después de todo, si las nanopartículas son tan pequeñas, probablemente esté pensando que es imposible que tengamos un uso práctico para partículas que son tan pequeñas que tienen un tamaño microscópico.

Sin embargo, lo que debe comprender es que las nanopartículas tienen muchos usos prácticos diferentes en el sentido teórico. Esto se debe a que las nanopartículas pueden tener un gran impacto en la forma en que se estructuran los diferentes productos.

Cuando se habla de los diferentes tipos de productos que se fabrican, el método habitual de construirlos es de arriba hacia abajo. Lo que eso significa es que estos productos están tallados o hechos de piezas más grandes que nos permiten crear un producto que es más pequeño y tiene usos más prácticos.

Por ejemplo, muchas armas están hechas de piezas de aluminio más grandes en lugar de piezas de aluminio más pequeñas. Lo mismo se puede decir cuando se trata de los materiales que se utilizan en los aviones.

Piense en cómo un escultor crea una obra de trabajo. Esa persona básicamente talla una estatua de una gran pieza de mármol en lugar de juntar piezas de mármol más pequeñas para crear algo. Esto es lo que queremos decir con crear algo de arriba hacia abajo.

Lo bueno de crear algo desde el enfoque de arriba hacia abajo es que permite que el producto tenga una construcción más sólida. Esto se debe a que estás creando algo a partir de un todo que ya no necesita armarse. Mientras tanto, juntar diferentes cosas en lugar de crear algo a partir de una pieza más grande hará que el producto sea estructuralmente menos sólido, al tiempo que permitirá que el producto tenga espacios entre las partes y las piezas que básicamente se ensamblaron.

Pero el problema con el enfoque de arriba hacia abajo es que conduce al desperdicio. Volviendo al ejemplo del escultor, la escultura al final del arduo trabajo puede ser una gran obra de arte estructuralmente sólida. Sin embargo, esto conduce al desperdicio porque habrá muchas piezas de mármol que apenas serán útiles una vez que se haya completado la escultura.

Aquí es donde el concepto de usar nanopartículas puede volverse bastante interesante, especialmente cuando se trata de construir diferentes tipos de productos. El uso de nanopartículas es básicamente un enfoque de abajo hacia arriba que nos permite construir algo prácticamente de la nada al juntar diferentes partículas para formar una estructura sólida. Si lo hace, disminuirá los materiales desperdiciados después de producir ciertos productos.

Por supuesto, las nanopartículas, debido a su construcción, pueden conducir a productos que son más livianos y tan duraderos y estructuralmente sólidos como otros productos que son más pesados. Esto se debe a que las nanopartículas son tan pequeñas que son menos densas que las partículas más grandes. Y aunque las nanopartículas pueden ser menos densas que otras partículas, juntar las nanopartículas para formar una estructura sólida puede conducir a una estructura más liviana pero muy duradera porque el espacio entre cada nanopartícula es más pequeño.

Una asombrosa aplicación de las nanopartículas es la creación de bates de béisbol. En el pasado, los bates de béisbol a menudo se fabricaban esculpiéndolos en una pieza más grande de madera o aluminio. Sin embargo, el uso de nanotubos de carbono para crear bates puede producir bates que son más livianos pero tan efectivos como los pesados ​​bates de madera o aluminio.

También hay muchos otros usos prácticos para las nanopartículas. Esto nos lleva a la razón por la que quizás se pregunte si la impresión de nanopartículas con una impresora 3D es realmente posible, ya que hacerlo le permitirá crear una estructura sólida y liviana de abajo hacia arriba.

¿Se pueden imprimir nanopartículas en 3D?

La buena noticia es que sí, es posible imprimir nanopartículas en 3D. Investigadores de la Universidad Técnica de Hamburgo y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han logrado la tarea de ensamblar nanopartículas para crear macroestructuras más grandes a través de la impresión 3D. Y, como era de esperar, las macroestructuras impresas en 3D mostraron el mismo tipo de fuerza por la que son conocidos los materiales de arriba hacia abajo.

Este proceso se logró mediante el uso de sistemas personalizados que permitieron al equipo desarrollar una forma de imprimir nanopartículas en 3D. El equipo imprimió columnas hechas de nanopartículas esféricas de óxido de hierro que tienen un tamaño de unos 15 nanómetros. Y estas nanopartículas están recubiertas de moléculas orgánicas cortas.

Sin embargo, si bien el equipo pudo lograr tal hazaña, lo que debe saber es que la impresión de nanopartículas aún se encuentra en etapa experimental. En cierto modo, el equipo solo logró demostrar que pueden imprimir nanopartículas en 3D en macroestructuras que son tan fuertes como los materiales creados con el enfoque de arriba hacia abajo.

Básicamente, lo que estamos diciendo es que no hay impresoras 3D comerciales que sean capaces de imprimir nanopartículas en 3D. De hecho, la partícula más pequeña que puede imprimir una impresora 3D comercial es de alrededor de 0,15 milímetros. Sin embargo, el equipo que pudo lograr la impresión 3D utilizando nanopartículas nos ha dado la esperanza de que algún día podamos imprimir nanopartículas en 3D a nivel comercial. Esto puede permitirnos producir materiales livianos, estructuralmente sólidos y muy eficientes.

El próximo paso para el equipo es adquirir más control sobre las nanopartículas y los diferentes parámetros que les permitirán tener más libertad en cuanto a las formas de las microestructuras impresas en 3D.

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