{"id":7544,"date":"2017-10-30T09:18:30","date_gmt":"2017-10-30T15:18:30","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=7544"},"modified":"2017-10-30T09:18:30","modified_gmt":"2017-10-30T15:18:30","slug":"dispositivo-3-d-printed-construye-mejores-nanofibras","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/nanotecnologia\/dispositivo-3-d-printed-construye-mejores-nanofibras\/","title":{"rendered":"Dispositivo 3-D-printed construye mejores nanofibras"},"content":{"rendered":"

Un dispositivo de fabricaci\u00f3n impreso en 3-D puede extruir fibras que tienen solo 75 nan\u00f3metros de di\u00e1metro o una mil\u00e9sima del ancho de un cabello humano.\u00a0 El sistema de boquilla impreso podr\u00eda hacer fibras uniformes y vers\u00e1tiles a un costo mucho m\u00e1s bajo.<\/p>\n

Las mallas hechas de fibras con di\u00e1metros de escala nanom\u00e9trica tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, que incluyen ingenier\u00eda de tejidos, filtraci\u00f3n de agua, c\u00e9lulas solares e incluso armaduras corporales.\u00a0Pero su comercializaci\u00f3n se ha visto obstaculizada por t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n ineficientes.<\/p>\n

En el \u00faltimo n\u00famero de la revista\u00a0Nanotechnology<\/em>\u00a0, los investigadores del MIT describen un nuevo dispositivo para producir mallas de nanofibras, que iguala la velocidad de producci\u00f3n y la eficiencia energ\u00e9tica de su predecesor de mejor rendimiento, pero reduce significativamente la variaci\u00f3n en los di\u00e1metros de las fibras, una consideraci\u00f3n importante en la mayor\u00eda aplicaciones.<\/p>\n

Pero mientras que el dispositivo predecesor, del\u00a0mismo grupo MIT<\/a>\u00a0, se grab\u00f3 en silicio a trav\u00e9s de un complejo proceso que requer\u00eda una “sala limpia” con cierre herm\u00e9tico, el nuevo dispositivo se construy\u00f3 utilizando una impresora 3-D comercial de $ 3,500.\u00a0El trabajo apunta as\u00ed hacia la fabricaci\u00f3n de nanofibras que no solo es m\u00e1s confiable sino tambi\u00e9n mucho m\u00e1s barata.<\/p>\n

El nuevo dispositivo consiste en una serie de peque\u00f1as boquillas a trav\u00e9s de las cuales se bombea un fluido que contiene part\u00edculas de un pol\u00edmero.\u00a0Como tal, es lo que se conoce como un\u00a0dispositivo\u00a0microflu\u00eddico<\/a>\u00a0.<\/p>\n

“Mi opini\u00f3n personal es que en los pr\u00f3ximos a\u00f1os, nadie va a hacer\u00a0microfluidos<\/a>\u00a0en la sala limpia”, dice Luis Fernando Vel\u00e1squez-Garc\u00eda, cient\u00edfico principal de investigaci\u00f3n en Microsystems Technology Laboratories del MIT y autor principal del nuevo documento.\u00a0“No hay raz\u00f3n para hacerlo.\u00a0La impresi\u00f3n 3-D es una tecnolog\u00eda que puede hacerlo mucho mejor, con una mejor selecci\u00f3n de materiales, con la posibilidad de hacer realmente la estructura que le gustar\u00eda hacer.\u00a0Cuando vas a la sala limpia, muchas veces sacrificas la geometr\u00eda que quieres hacer.\u00a0Y el segundo problema es que es incre\u00edblemente caro “.<\/p>\n

Vel\u00e1squez-Garc\u00eda se une al peri\u00f3dico por dos postdocs en su grupo, Erika Garc\u00eda-L\u00f3pez y Daniel Olvera-Trejo.\u00a0Ambos recibieron sus doctorados del Tecnol\u00f3gico de Monterrey en M\u00e9xico y trabajaron con Vel\u00e1squez-Garc\u00eda a trav\u00e9s del MIT y la\u00a0asociaci\u00f3n de investigaci\u00f3n en nanotecnolog\u00eda<\/a>\u00a0del Tecnol\u00f3gico de Monterrey\u00a0.<\/p>\n

Ahuecado<\/strong><\/p>\n

Las nanofibras son \u00fatiles para cualquier aplicaci\u00f3n que se beneficie de una alta proporci\u00f3n de \u00e1rea de superficie a volumen, como las c\u00e9lulas solares, que intentan maximizar la exposici\u00f3n a la luz solar, o electrodos de c\u00e9lulas de combustible, que catalizan las reacciones en sus superficies.\u00a0Las nanofibras tambi\u00e9n pueden producir materiales que son permeables solo a escalas muy peque\u00f1as, como filtros de agua, o que son notablemente resistentes a su peso, como la armadura corporal.<\/p>\n

La mayor\u00eda de esas aplicaciones dependen de fibras con di\u00e1metros regulares.\u00a0“El rendimiento de las fibras depende mucho de su di\u00e1metro”, dice Vel\u00e1squez-Garc\u00eda.\u00a0“Si tienes un diferencial significativo, lo que realmente significa es que solo un peque\u00f1o porcentaje funciona realmente.\u00a0Ejemplo: tiene un filtro y el filtro tiene poros entre 50 nan\u00f3metros y 1 micra.\u00a0Eso es realmente un filtro de 1 micra “.<\/p>\n

Debido a que el dispositivo anterior del grupo estaba grabado en silicio, era “alimentado externamente”, lo que significa que un campo el\u00e9ctrico atra\u00eda una soluci\u00f3n de pol\u00edmero por los lados de los emisores individuales.\u00a0El flujo de fluido estaba regulado por columnas rectangulares grabadas en los lados de los emisores, pero a\u00fan era lo suficientemente irregular como para producir fibras de di\u00e1metro irregular.<\/p>\n

Los nuevos emisores, por el contrario, son “alimentados internamente”: tienen agujeros taladrados a trav\u00e9s de ellos, y la presi\u00f3n hidr\u00e1ulica empuja el fluido en los agujeros hasta que se llenen.\u00a0Solo entonces un campo el\u00e9ctrico extrae el fluido en peque\u00f1as fibras.<\/p>\n

Debajo de los emisores, los canales que alimentan los agujeros se envuelven en espirales, y gradualmente se van estrechando a lo largo de su longitud.\u00a0Ese estrechamiento es clave para regular el di\u00e1metro de las nanofibras, y ser\u00eda pr\u00e1cticamente imposible de lograr con t\u00e9cnicas de microfabricaci\u00f3n en salas limpias.\u00a0“La microfabricaci\u00f3n est\u00e1 destinada a hacer cortes rectos”, dice Vel\u00e1squez-Garc\u00eda.<\/p>\n

Iteraci\u00f3n r\u00e1pida<\/strong><\/p>\n

En el nuevo dispositivo, las boquillas est\u00e1n dispuestas en dos filas, que est\u00e1n ligeramente desplazadas una de la otra.\u00a0Eso es porque el dispositivo fue dise\u00f1ado para demostrar nanofibras alineadas, nanofibras que preservan su posici\u00f3n relativa a medida que son recogidas por un tambor giratorio.\u00a0Las nanofibras alineadas son particularmente \u00fatiles en algunas aplicaciones, como el andamiaje de tejidos.\u00a0Para aplicaciones en las que las fibras desalineadas son adecuadas, las boquillas podr\u00edan disponerse en una rejilla, aumentando la velocidad de salida.<\/p>\n

Adem\u00e1s del costo y la flexibilidad del dise\u00f1o, Vel\u00e1squez-Garc\u00eda dice que otra ventaja de la impresi\u00f3n en 3-D es la capacidad de probar y revisar dise\u00f1os r\u00e1pidamente.\u00a0Con los dispositivos microfabricados de su grupo, dice, normalmente lleva dos a\u00f1os pasar de un modelo te\u00f3rico a uno publicado, y mientras tanto, \u00e9l y sus colegas podr\u00edan probar dos o tres variaciones en su dise\u00f1o b\u00e1sico.\u00a0Con el nuevo dispositivo, dice, el proceso tom\u00f3 m\u00e1s cerca de un a\u00f1o, y fueron capaces de probar 70 iteraciones del dise\u00f1o.<\/p>\n

“Una forma de determinar de manera determinista la posici\u00f3n y el tama\u00f1o de las fibras electrospundas le permite comenzar a pensar en poder controlar las propiedades mec\u00e1nicas de los materiales que se fabrican a partir de estas fibras.\u00a0Le permite pensar en el crecimiento preferencial de c\u00e9lulas a lo largo de direcciones particulares en las fibras, muchas buenas oportunidades potenciales all\u00ed “, dice Mark Allen, profesor Alfred Fitler Moore en la Universidad de Pensilvania, con nombramientos conjuntos en ingenier\u00eda el\u00e9ctrica y de sistemas e ingenier\u00eda mec\u00e1nica y mec\u00e1nica aplicada.\u00a0“Anticipo que alguien tomar\u00e1 esta tecnolog\u00eda y la usar\u00e1 de manera muy creativa.\u00a0Si tiene la necesidad de este tipo de red de fibra de ingenier\u00eda determinista, creo que es una forma muy elegante de lograr ese objetivo “.<\/p>\n

Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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