NANOCERÁMICA
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El vidrio, aunque se percibe como un material sencillo, contribuye de forma significativa al avance de la sociedad y ha proporcionado un progreso transformador en diversas áreas, como las aplicaciones en diversos campos como la medicina, la electrónica, la comunicación de alta velocidad, la arquitectura y el transporte.
La flexibilidad en la composición del vidrio permite ajustar sus propiedades para una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, en el corazón de la mejora del rendimiento del vidrio, aunque hasta ahora se desconocía, se encuentra una baza clave que se remonta al siglo IV, con la famosa Copa de Licurgo: la nanotecnología.
LA NECESIDAD DE LA NANOTECNOLOGÍA
Las vitro-nanocerámicas son materiales creados mediante la incorporación de cristales cerámicos muy pequeños (a nanoescala) en una matriz de vidrio. Este proceso modifica las propiedades del vidrio, dando lugar a un nuevo material con mayor resistencia mecánica, características ópticas y bioactividad, entre otras ventajas. Dependiendo del tamaño y las características funcionales de las nanopartículas, las propiedades del vidrio se alteran significativamente, haciéndolo más resistente, duradero, transparente y biocompatible .
La resistencia/resistencia de un material es una medida de la medida en que puede absorber energía o ser deformado sin romperse. Aunque en la actualidad el vidrio se refuerza con tratamientos superficiales como los revestimientos químicos, la fragilidad general del propio vidrio subyacente sigue siendo una cuestión que debería abordarse con mayor precisión quirúrgica.
Por lo tanto, es necesario crear sistemas de vidrio en los que la (multi)funcionalidad deseada no se limite a un revestimiento superficial que pueda rayarse o desgastarse con el tiempo tras la exposición a los elementos, sino que el producto de vidrio lleve las características funcionales como parte integral del compuesto de vidrio.
Para conseguirlo y reforzar el sistema de vidrio contra la fractura, los nanomateriales de fase cuántica ultrafina (es decir, de menos de 20 nm) son muy útiles, ya que pueden incorporarse en dosis mínimas, a la vez que proporcionan la funcionalidad necesaria en un amplio espectro de condiciones operativas.
NANO-INTERFACE CON ARENA DEL DESIERTO
Existe una escasez mundial de arena de los lechos de los ríos y de las playas para satisfacer la demanda mundial de las industrias del vidrio y de la construcción. Los lechos de los ríos y las playas están siendo despojados, y se están destruyendo tierras de cultivo y bosques para obtener la materia prima.
Los ecosistemas están siendo destruidos por falta de ingenio, en un mundo en el que no hay escasez de arena del desierto, considerada principalmente "inútil".
La arena del desierto simplemente necesita la interfaz de materiales adecuada para que sea viable. Quant-Ceramics ofrece las soluciones para hacer exactamente eso.
DESAFÍOS DE BASE
La sílice es un componente clave en la producción de vidrio porque determina su resistencia, claridad y color. La pureza y consistencia de la arena de sílice utilizada para fabricar vidrio es vital para garantizar que el producto final tenga las propiedades deseadas. Si se fabrica con los (nano)aditivos adecuados, se puede lograr un módulo de Young de >70 GPa y una resistencia a la flexión de >45 MPa en un vidrio producido a partir de componentes de arena del desierto.
La pureza inicial de la sílice es del 52,1 % en peso para la arena del desierto, del 39,3 % en peso para la arena de río y del 35,8 % en peso para la arena del mar.
Sin embargo, algunas arenas del desierto pueden contener más del 90 % en peso de sílice, lo que hace que se fundan a temperaturas más altas que la arena con un contenido de sílice de <50 % en peso, que puede fundirse a temperaturas inferiores a los 1650 grados centígrados. Sin embargo, la arena del desierto no se suele utilizar para la fabricación de vidrio debido a sus granos redondeados y lisos formados por la erosión eólica, lo que dificulta la unión de las partículas de arena a las altas temperaturas necesarias para crear vidrio.
NANOARC es una empresa de nanotecnología, especializada en el diseño y fabricación de soluciones inspiradas en la naturaleza. Lo que entendemos de la naturaleza es esto: existe una rugosidad a microescala, a la que la mayoría de los organismos y sustancias pueden adherirse, como el velcro a una superficie. Luego, existe una rugosidad a nanoescala, tan pequeña, que la mayoría de los organismos y sustancias no pueden adherirse a una superficie de este tipo.
La arena del desierto es una de esas superficies con una rugosidad superficial a nanoescala ultrabaja.
LA INTERFAZ CUANT-CERÁMICA
Fundamentalmente, la unión de materiales está impulsada más por las fuerzas atómicas de van der Waals que por interacciones físicas.
Para unir la arena del desierto, los materiales cuánticos con tamaños de partículas cercanos a la rugosidad nanoscópica de la arena del desierto, para "sentir" mejor a escala atómica y actuar como una interfaz de unión, para formar un vidrio más fuerte, más claro y de alto rendimiento, con arena del desierto.
El pie del geco tiene una densa matriz de filamentos nanoscópicos, que lo ayudan a interactuar con las fuerzas de van der Waals y adherirse a superficies lisas, donde otros animales no pueden.
Los materiales Quant-Ceramic tienen un área de superficie específica ultra alta que les permite entrelazarse a escala atómica con las interfaces de partículas de arena del desierto, mediando el proceso de unión y reforzando los materiales de vidrio de arena del desierto de una manera que sin ellos, no sería posible.
En virtud de la composición química y la arquitectura de red cristalina, los nanoaditivos Quant-ceramic ofrecen funcionalidad al vidrio, más allá de la resistencia mecánica, como protección antipatógena efectiva, protección UV, atenuación de la radiación nuclear, transparencia visual, gestión térmica y más.
NANOCERÁMICAS DE VIDRIO
NANOCERÁMICAS DE VIDRIO
Dependiendo del tamaño de los cristalitos en relación con la longitud de onda de la luz, las vitrocerámicas pueden diseñarse para ser transparentes (por ejemplo, con cristalitos a nanoescala) u opacas (por ejemplo, con cristalitos a microescala).
La naturaleza siempre intenta reducir la energía necesaria para que se produzca cualquier reacción o acontecimiento. Teniendo esto en cuenta, es posible jugar con este efecto para dificultar el inicio y la propagación de un proceso determinado. En el caso del vidrio, se trata de la formación y propagación de grietas. Cuando se aplica una carga a un material, éste recibe una gran cantidad de energía, lo que crea una situación en la que el material debe responder a esa energía. Más allá del límite elástico, un material frágil como el vidrio o la cerámica disiparía normalmente esta energía mediante la formación de nuevas superficies, por ejemplo, mediante la formación de grietas.
Los nanocerámicos de vidrio ofrecen una gama versátil de propiedades beneficiosas para mejorar la resistencia a la fractura del vidrio. La presencia física de nanocristalitos ultrafinos y bien dispersos impide la propagación de las grietas. Esto sucede porque cuando una grieta que se propaga encuentra una interfaz de nanocristal, la grieta debe cambiar su dirección de propagación para moverse alrededor del nanocristal o iniciar una nueva grieta a través de la propia fase de cristalito.
Sin embargo, cuando el nanocristal es lo suficientemente pequeño como para limitar incluso la formación de un límite de grano dentro de su red cristalina, la probabilidad de que se produzca un punto de falla es aún más limitada. Esta frustración del proceso natural de las cosas crea una barrera energética tan grande que la formación de un camino para la propagación de la grieta, conduce a un escenario energéticamente desfavorable y la fractura se limita o se prohíbe por completo.
ALTA RESISTENCIA CON MENOS PESO
ALTA RESISTENCIA CON MENOS PESO
Para que la propagación de una grieta se limite significativamente alrededor y dentro de un cristal nanocerámico infundido en vidrio (vidrio-nanocerámica), estos fundamentos son esenciales:
Una dispersión uniforme y densa de los cristales nanocerámicos dentro de la matriz de vidrio es crucial.
Los cristales nanocerámicos deben tener una dimensión muy inferior a 20 nm para minimizar o evitar la formación de límites de grano en su interior.
La composición de los cristales de nanocerámica debe conferir al vidrio una funcionalidad versátil, por ejemplo, propiedades químicas, ópticas y eléctricas, que le ayuden a obtener y mantener su durabilidad.
Uno de los principales retos que se plantean durante la preparación de nanocompuestos de matriz vitrocerámica es la capacidad de lograr una dispersión homogénea de los nanocristales que los componen. La aglomeración de grumos micrométricos, en particular de nanopartículas de gran tamaño (a menudo > 30 nm de tamaño) utilizadas en cargas pesadas, tiende a generar efectos adversos en las propiedades térmicas y mecánicas del vidrio, ya que un menor número de partículas de refuerzo están presentes en otras áreas y los agregados pueden actuar como centros de defectos, que pueden actuar como iniciadores de grietas que conducen al fallo estructural del compuesto de vidrio.
EL CONTROL DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE NANOCERÁMICA IMPORTA
EL CONTROL DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE NANOCERÁMICA IMPORTA
Al reducir el tamaño de las partículas nanocerámicas por debajo de los 20 nm, se puede influir en el número de dislocaciones apiladas en un límite de grano y aumentar el límite elástico de una nanocerámica, es decir, la tensión máxima que tolera el cristal nanocerámico antes de que comience la deformación.
Si se distribuye una cantidad significativa de éstas dentro de una matriz de vidrio, se obtiene una alta densidad de sitios de refuerzo, dentro de una matriz de vidrio. Esto es fácil con las partículas nanocerámicas ultrafinas, porque el número medio de ellas presentes en una unidad de volumen de material aumenta exponencialmente, a medida que se reduce el tamaño de la partícula. Por ejemplo, una partícula cerámica de tamaño 1 um puede sustituirse por unas mil partículas nanocerámicas de tamaño 1 nm. Esto implica que, con menos volumen y masa, se puede conseguir una distribución de mayor densidad de partículas nanocerámicas dentro de una matriz de vidrio, a una dosis significativamente menor que la obtenida con partículas micronizadas o incluso mayores (> 20 nm).
CRISTAL QUÍMICAMENTE NANOTEMPLADO
CRISTAL QUÍMICAMENTE NANOTEMPLADO
La fractura del vidrio tiene inevitablemente su origen en la nanoescala (es decir, la rotura de la unión). El templado químico es un método muy eficaz para mejorar la resistencia mediante la incorporación de una elevada tensión de compresión en las superficies del vidrio. Se puede lograr un diseño topológicamente optimizado del vidrio a escala nanométrica, utilizando nanocristales de cerámica de composición variable, en combinación con las ventajas de las dimensiones de los cristales de nanocerámica, para permitir que la energía aplicada a una superficie de vidrio se disipe mediante la densificación localizada alrededor de un indentador, en lugar de a través de la formación de grietas dentro del propio vidrio.
Gracias a su experiencia en el diseño y la fabricación de cristales nanocerámicos de tamaño inferior a 20 nm, NANOARC está bien posicionada para ayudar a la industria del vidrio a superar sus límites de rendimiento en términos de durabilidad química y estructural. Al estar en el negocio del nanopolimorfismo como parte de nuestro proceso de diseño de nanomateriales, hacemos posible que los fabricantes adopten nuestros productos sin problemas, sin preocupaciones de compatibilidad química.
NUESTRAS SOLUCIONES
Nuestras soluciones consisten en nanopolvos de alta superficie con composiciones químicas cuidadosamente elegidas, tamaño de nanopartícula estratégicamente seleccionado para beneficiarse de los efectos cuánticos y estructura cristalina redefinida, para esgrimir la fuerza de la nanoarquitectura, para una funcionalidad única y aumentada.
Con nuestros nanopolvos ultrafinos de arquitectura atómica, permitimos el desarrollo de sistemas de vidrio de alto rendimiento con aumentos de características como
Mayor transparencia óptica para mejorar la microscopía y la captación de energía
Propiedades ópticas adaptadas
Mayor resistencia mecánica con menor peso y baja porosidad
Mejora del transporte térmico para la conservación de la energía
Resistencia a las manchas
Resistencia a los rayos UV con transparencia
Protección antimicrobiana y antifúngica sin necesidad de fotoactivación
Atenuación de las radiaciones ionizantes
Nuestros nanopolvos se personalizan tanto en tamaño como en composición, para la perfecta integración de sus funcionalidades distintas y únicas durante el proceso de fabricación del vidrio. Los nanopolvos también garantizan la durabilidad y la conservación estética. Sea la aplicación objetivo un conjunto de componentes láser de estado sólido, pantallas de teléfonos inteligentes o dispositivos portátiles, fibras ópticas, lentes para microscopios y cámaras, guías de ondas o paredes de vidrio y ventanas de paneles solares técnicamente exigentes.
PRODUCTOS
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QG -C
NANOARQUITECTURA : Nanopartículas esféricas (diámetro < 25 nm)
SUPERFICIE ESPECÍFICA : 38800 m²/kg
COLOR : Nanopolvo Blanco
ÍNDICE DE REFRACCIÓN : 1.59
RESISTENCIA AL CALOR : Hasta 1339 °C (2442°F)
DOSIFICACIÓN : 0,003 - 0,005 % en peso de mezcla de vidrio (o según sea necesario para las aplicaciones designadas)
BENEFICIOS : Estabilizador, nanorelleno, resistencia a la flexión, tenacidad a la fractura, resistencia a la propagación de microfisuras, ayuda a mejorar la resistencia mecánica y química del cuerpo de vidrio, reduce la contracción resultante de la cocción.
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CANTIDAD | PRECIO
25 gramos (0,88 oz.) | € 2.365
250 gramos (8.81 oz.) | € 22.000
1 kg (2,2 lb) | € 87.000
PEDIDOS A GRANEL : Desde 1 tonelada | CONTACTO trade@nanoarc.org
QG-I FLEX
QG-I FLEX
NANOARQUITECTURA : Hojas/escamas atómicamente finas (< 1nm)
SUPERFICIE ESPECÍFICA : 63520 m²/kg
COLOR : Nanopolvo Blanco
ÍNDICE DE REFRACCIÓN : 2.029
RESISTENCIA AL CALOR : Hasta 1975 °C (3587°F)
DOSIFICACIÓN : 0,001 - 0,003 % en peso de mezcla de vidrio (o según sea necesario para las aplicaciones designadas)
BENEFICIOS : Filtro UV mejorado, antibacteriano, antiincrustante, anticorrosión, minimización de la porosidad, baja expansividad térmica y gestión de la resistencia mecánica mejorada (compresión y flexión), nanorelleno de grietas.
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CANTIDAD | PRECIO
25 gramos (0,88 oz.) | € 3.815
250 gramos (8.81 oz.) | € 37.000
1 kg (2,2 lb) | € 147.000
PEDIDOS A GRANEL : Desde 1 tonelada | CONTACTO trade@nanoarc.org
QG - THERM
NANOARQUITECTURA : Hojas/escamas atómicamente finas (< 1nm)
SUPERFICIE ESPECÍFICA : 49550 m²/kg
RESISTENCIA AL CALOR : Hasta 1597 °C (2907 °F)
COLOR : Nanopólvora negra/marrón negra
ÍNDICE DE REFRACCIÓN : 2.42
DOSIFICACIÓN : Según sea necesario para las aplicaciones designadas
BENEFICIOS : Transporte de calor eficaz, blindaje contra la radiación gamma, absorción de arsénico, metales pesados y residuos de antibióticos.
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CANTIDAD | PRECIO
25 gramos (0,88 oz.) | € 4.125
250 gramos (8.81 oz.) | € 40.000
1kg (2,2 lb) | € 159.000
PEDIDOS A GRANEL : Desde 1 tonelada | CONTACTO trade@nanoarc.org
QG - M
SUPERFICIE ESPECÍFICA : 35930 m²/kg
COLOR : Nanopolvo Blanco
ÍNDICE DE REFRACCIÓN : 1.71
RESISTENCIA AL CALOR : Hasta 2852 °C (5166 °F)
DOSIFICACIÓN : 0,005 - 0,007 % en peso de mezcla de vidrio (o según sea necesario para las aplicaciones designadas)
BENEFICIOS : Ayuda a disminuir la temperatura de cristalización y facilita la transformación de fase de β-cuarzo a β-espodumeno en las vitrocerámicas de litio-aluminosilicato. Eficaz antipatógeno contra bacterias, levaduras y biofilm.
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CANTIDAD | PRECIO
25 gramos (0,88 oz.) | € 2.500
250 gramm (8.81 oz.) | € 24.000
1 kg (2,2 lb) | € 95.000
PEDIDOS A GRANEL : Desde 1 tonelada | CONTACTO trade@nanoarc.org
CERAM QUANT NEUTRON
CERAM QUANT NEUTRON
NANOARQUITECTURA : Nanotubos
DIMENSIÓN : < 25 nm de diámetro
COLOR : Nanopolvo beige/blanco
RESISTENCIA AL CALOR: Hasta 2973 °C (5383 °F)
DOSIFICACIÓN : 0,001 - 1 % en peso O según sea necesario para la naturaleza de la exposición a la radiación
APLICACIONES: Presenta una excelente conductividad térmica y, por lo tanto, es una opción ideal para los espaciadores en la fusión de vidrio. Permite una transferencia de calor eficiente para garantizar un calentamiento uniforme de los productos de vidrio.
Ayuda a reducir la temperatura de desvitrificación del vidrio para facilitar la fusión. Reduce la viscosidad de un vidrio a cualquier temperatura dada, lo que permite una mezcla más fácil de los componentes y permite que las burbujas suban del vidrio. Agregado al vidrio, da como resultado un producto a prueba de roturas, con baja expansión o contracción térmica.
Se puede utilizar para ofrecer recubrimientos ultrafinos resistentes a la corrosión, mejorar la atenuación de neutrones con una capa delgada y transparente, material de protección térmica para la industria aeroespacial y plantas de energía nuclear, componentes de motores de cohetes. Herramientas de corte de alta velocidad, transistores, aditivos de polímeros desecantes de sellado de resina plástica, lubricantes de alta temperatura, aislamiento, electricidad de alta frecuencia y alto voltaje, aisladores de arco de plasma, materiales de hornos de inducción de alta frecuencia, componentes de refrigeración, catalizador de alta temperatura, vitrocerámica compuesta.
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CANTIDAD | PRECIO
5 gramos (0,17 oz.) | € 8.450
50 gramos (1,76 oz.) | € 58.495
1kg (2,2 lb) | € 1.111.245
PEDIDOS A GRANEL : Desde 1 tonelada | CONTACTO trade@nanoarc.org
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