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ACADEMIA DE INGENIERIA

M E X I C O

lX Comisión de especialidad en Ingeniería Textil

INFLUENCIA DE LA NANOTECNOLOGÍA EN

EL SECTOR TEXTIL

ESPECIALIDAD: INGENIERIA TEXTIL

LUZ A. GARCIA SERRANO

DOCTOR EN CIENCIAS

IPN

20 de mayo del 2010 México, D.F.

INFLUENCIA DE LA NANOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR TEXTIL

INGENIERÍA TEXTIL 2

Contenido

2

6

9

19

24

Índice

Resumen Ejecutivo

INTRODUCCION

Perspectiva holística del sector textil de México

El universo de la Nanotecnología y la Nanociencia

Visión local del desarrollo de la Nanotecnología

y la Nanociencia.

Un sector textil innovador mediante Nanotecnología

y Nanociencia.

33 Caso de estudio 1:Purificación de aguas con colorantes textiles

modelo mediante nanofibras inorgánicas

54 Caso de estudio 2: Difusores para PEM con telas de carbón

Conclusiones Bibliografía Curriculum Vitae

l

ll

lll

V

IV



La nanotecnología se caracteriza por ser un campo multidisciplinario,

cohesionado exclusivamente por la escala a la que se trabaja. Para comprender el

potencial de esta tecnología, es clave conocer el comportamiento de las

propiedades físicas, mecánicas, químicas, térmicas, estructurales, texturales, etc.

a escala nanométrica, este comportamiento está fuertemente determinado entre

otros factores a los efectos cuánticos.

Las nuevas estructuras con precisión atómica, tales como la nanolana,

nanotubos de fibras naturales o compósitas, los nanopolímeros de PVC, PET,

poliamida, etc. tienden a convertirse en pequeños instrumentos aplicables en

diferentes disciplinas lo que nos introduce a una nueva era. Los avances

nanotecnológicos-nanocientíficos serán protagonistas en la sociedad del

conocimiento, con múltiples desarrollos cuya repercusión se espera sea a todos

los niveles.

Este trabajo pretende dar una introducción a las fronteras científico-

tecnológicas en nanotecnología y nanociencia asociadas al sector textil, siendo

hoy en día un sector a nivel mundial dinámico e interdisciplinario, razón por la

cual se ha planteado un nuevo paradigma, donde el textil para indumentaria no

deja de ser importante, sin embargo la participación del sector textil en otros

ámbitos estratégicos tanto nacionales como internacionales, requiere de una

visión amplia donde el trabajo industrial, científico y académico se conjugue para

dar desarrollos de vanguardia para dar confort o satisfacer las necesidades de un

mundo globalizado.

La incursión del sector textil en un trabajo interdisciplinario en años

recientes ha mostrado ser de gran valía. A través de esta interdisciplinaridad se

han generado nuevos materiales de dimensiones meso, micro y nano,

favoreciendo la mejora o la optimización de diversos procesos industriales,

teniendo impacto a nivel ecológico, como económico y social.

Las aplicaciones de las nanotecnologías y las nanociencias en los diferentes

tipos de textiles, van desde los textiles electrónicos, donde se tiene a los

extravagantes vestidos con más de 3000 leds que modifican la apariencia sin que

el usuario tenga que cambiar de vestido, los termocrómicos que delatan la

temperatura corporal o el control de fluidos en los deportes de alto rendimiento,

etc. Aplicaciones igual de sofisticadas pero no en commoditys, son el caso de

nanomembranas altamente reticuladas con un sinfín de aplicaciones, en esta línea

tenemos a las famosas y cada vez más comunes membranas arquitectónicas, de

mayor complejidad son los nanomateriales utilizados en los estadios de futbol,

cuya apariencia cambia dependiendo del evento a realizar, otros ejemplos dignos

Resumen Ejecutivo



de mencionar son las trascendentes aplicaciones de la nanotecnología y la

nanociencia en el maravilloso pero complejo mundo textil vinculado a la medicina,

donde se han desarrollado biotextiles que funcionan como venas y donde los

reportes de biocompatibilidad han sido de muy buena aceptación. Otro tipo de

biotextiles lo constituyen las gasas biodegradables. La caracterización reológica,

viscosa, viscoelástica, microestructural, etc. De estos materiales han permitido

identificar procesos importantes durante el fenómeno de lubricación, así como del

flujo estacionario y transitorio o ensayos de recuperación estructural, evaluando

especialmente la posible influencia de los polímeros biodegradables utilizados

como espesantes. Estos son algunos ejemplos a citar de los muchos que existen

en los diferentes campos de la nanociencia y la nanotecnología.

En esta comunicación además de mostrar la explosión que se ha generado

en el sector textil con el uso de la nanotecnología y nanociencia, de manera

específica, se mostrarán los resultados que se han generado en dos líneas de

investigación y desarrollo I & D con nanotextiles asociadas a la resolución de

problemas de impacto ambiental, uno con el tratamiento de agua residual textil y

otro en la obtención de difusores con aplicaciones en la tecnología del vector

energético.

Es conocida la importancia de los problemas ambientales que se avecinan,

donde aun en los escenarios más positivistas apuestan a que el problema requiere

de medidas drásticas, ya que los grandes desarrollos y los constantes

descubrimientos nos permiten vivir con grandes comodidades pero normalmente

conllevan a un inevitable ataque a la naturaleza.

La humanidad está empezando a sentir los problemas de escasez de este

líquido vital que no sólo se requiere para consumo humano, también como fuente

de vectores energéticos como es el caso para algunas “tecnologías de producción

de energía limpias” donde su requerimiento lo convierte en la fuente de

alimentación de las hidrogeneras, el equivalente a las actuales gasolineras, por lo

que se especula será el petróleo del mañana con todas las implicaciones que esto

conlleva, principalmente un aumento en los requerimientos de este fluido de la

vida, por ello no solo es cuidarla sino también el reutilizarle o simplemente

tratarle con procesos adecuados.

Específicamente un proceso de tratamiento de aguas con colorantes

residuales modelo se mencionara en uno de los dos casos de estudio asociados a

la nanototecnología y nanociencia en el sector textil; el primero centrado en el

diseño de nanoestructuras fibrosas inorgánicas fotodegradadoras de los

azocolorantes utilizados en el sector textil y la segunda en la conformación de

nanofibras de carbón como difusores en PEM de baja potencia los cuales son

estudiados en el Instituto Politécnico Nacional.



Respecto al primero, tenemos que el agua es fundamental a lo largo del

proceso productivo en la industria textil. Aquí se describe como haciendo uso de

la nanotecnología con nanofibras en base titania, dopadas con nanopartículas

metálicas y mediante un proceso de fototransfomación simple y económico con

inducción de luz UV o solar, se da un tratamiento a los efluentes acuosos

provenientes del sistema de acabado, las cuales llevan una serie de componentes

además de colorantes residuales solubles en agua. Estos colorantes contienen

grupos funcionales que permiten una buena fijación en la pigmentación de fibras

sintéticas, artificiales y naturales, principalmente en los primeros dos tipos. Los

grupos orgánicos contenidos en los colorantes se llaman azo y el tratamiento

consiste en la transformación de los grupos azo a compuestos más amigables con

el ambiente. Para este proceso de tratamiento se generaron nanofibras,

nanomallas por diferentes métodos y se comprobó su actividad en medios con UV

y sin la presencia de la misma.

El segundo está asociado a la obtención del componente basado en

nanofibras de carbón para su aplicación como difusores, para producir telas

difusoras ya sea para la tecnología del vector energético en la generación de

energía eléctrica de baja potencia con “fuell cell”, o para los electrolizadores para

la producción del sistema de alimentación.

Ambos estudios contemplan ser económicamente y técnicamente viables,

además de ser altamente sustentables.

• Palabras clave: nanotecnología, textiles técnicos, textiles inteligentes,

nanotextiles, nanocompositos, nanofibrosos y nanomallas fototransformadoras.

I & D



La industria textil en nuestro país tiene una historia basta, no únicamente

como un sector productivo sino también por su participación en gestas históricas.

Hoy en día constituye alrededor del uno por ciento de la fuerza laboral total del

país. Esta rama industrial tiene una cadena productiva que se caracteriza por una

compleja heterogeneidad tecnológica con sectores rezagados en más de una

década y la única manera de contener esta tendencia es a través del desarrollo

tecnológico propio y no de la dependencia tecnológica externa, esto con objeto de

elevar la productividad y de esta manera aumentar la rentabilidad de las

empresas.

Será difícil ingresar en forma dinámica al mercado internacional, a menos

que se eleve la competitividad a través de un incremento de la capacidad

tecnológica de las empresas en materia de equipo, refacciones, control de calidad

y sobre todo la innovación con productos de alto valor agregado, no descuidando

el desarrollo sustentable. El sector de la industria textil desde la perspectiva de

que es un sector productivo que genera importantes fuentes de empleo con una

fuerte orientación al comercio exterior, es evidente que está siendo afectado por

la desaceleración económica mundial. La industria textil nacional está conformada

fundamentalmente por los sectores productores de: fibras, hilados, tejidos, No

tejidos, confección y textiles especiales. De estos, el último es el que tiene la

expectativa más favorable para resistir y superar los efectos de la desaceleración

económica; el grado de especificidad de estos textiles especiales depende de los

avances científicos y tecnológicos. La alta particularidad de sus aplicaciones les da

un valor agregado, favoreciendo su rentabilidad.

Anualmente la industria textil mexicana exporta a Estados Unidos de

Norteamérica cerca de 3,000 millones de dólares, a los que se suman las ventas

textiles a maquiladores de exportación que ascienden a cerca de 1,500 millones

de dólares de exportaciones indirectas, esto coloca al sector textil mexicano en el

cuarto proveedor de los Estados Unidos de Norteamérica, desafortunadamente en

productos de alto valor añadido no se da la exportación o es a un nivel

sumamente bajo.

El sector textil ofrece a los clientes globales una cadena de suministro

textil-vestido integrada en el hemisferio occidental, competitiva frente a Asia,

aprovechando las ventajas de cercanía geográfica con los mercados del Caribe,

Norte, Centro y Sudamérica, así como la velocidad de respuesta para que los

clientes diversifiquen el riesgo de concentrar excesivamente sus operaciones en

Asia, lo que ha permitido poner en marcha procesos de transformación y

INTRODUCCION

CAPITULO l Perspectiva holística del sector textil de México



concientizarse de que es necesaria la innovación tecnológica, el desarrollo de

nuevos productos, el diseño y la moda, servicios integrales para los clientes

globales, (diseño, manufactura, mercadotecnia, logística), desarrollo de marcas y

canales de comercialización propios. Estas condiciones dan lugar a una

competencia que exige dejar de ser empresas tradicionales de bajo grado

tecnológico y de simple ensamble. También es importante tener presente que

estos desarrollos deben darse de manera inmediata, ya que los nichos de

oportunidad requieren de respuestas rápidas para dar atención a clientes

globales, los cuales tienen interés en mantener e incrementar los suministro en

occidente por la importancia estratégica de tener proveedores cercanos y esto

repercute en la disminución de los costos de producción, en contra parte con los

proveedores de Asía, en particular de China; además de que la lejanía representa

un incremento en el costo de transporte; por estas razones, para México la

situación geográfica, que podríamos considerar privilegiada, le abre una gran

ventana de oportunidades para que la industria mexicana en general, y en

particular la textil, para que se reposicione como un proveedor de excelencia de

los diferentes mercados, principalmente con el de América del Norte, que aun

estando en una etapa de recuperación de la recesión representa un mercado

sumamente importante.

La brecha tecno-industrial del sector textil mexicano con su contra parte

en los países industrializados (Estados Unidos, Japón, Alemania, Italia y Suiza), se

ha ido abriendo cada vez más debido a que estos países han puesto en práctica

tácticas de rápido cambio tecnológico, lo cual ha dado como resultado una mejor

calidad en lo general. Esta mejora en la calidad obedece a tener mejores procesos

de selección de las materias primas y equipos más eficientes, es decir, se tienen

procesos de producción con un mayor nivel de optimización. Con esto obviamente

los productos terminados son de mejor calidad y su aplicación es más específica,

cubriendo necesidades y estándares internacionales. Así en un futuro no muy

lejano, habrá una demanda de capital humano cada vez más calificados en áreas

estratégicas de la ciencia y la tecnología, como la biotecnología, mecatrónica,

diseño, logística, nanotecnología, etc. A pesar de que la industria textil del país

cuenta en este momento con un alto porcentaje de trabajadores que son técnicos

especializados en la rama textil, ésta requerirá en un horizonte muy cercano de

científicos y tecnólogos altamente especializados para los desarrollos innovadores

que le permita ser competitiva en un mundo globalizado. Desde luego para que

un sector industrial como el textil sea competitivo, éste debe estar inmerso en

una economía sana, lo cual se tiene sólo cuando la mayoría de sectores

productivos están creciendo. En otras palabras, para que un sector industrial se

desarrolle se requiere el desarrollo de otros sectores industriales esto debido a la

deseable interacción entre ellos. Por ello la utilización de agentes tecnológicos y

comerciales es sumamente necesaria. A pesar de que la industria textil mexicana

ha tenido un interés relativo en la investigación de mercados, esta investigación

no ha superado la primera etapa. Por ende estos estudios no se han visto



reflejados en una directriz que permita posicionar al sector como referente

nacional. Se requiere que el sector textil funcione desde una perspectiva holística,

es decir, integradora dando vital significación a la relación entre los componentes

científicos y tecnológicos. Donde la competitividad sistémica permita integrar en

un concepto analítico y pluridimensional que valore de manera integral a los

factores que coadyuven a un desarrollo industrial dinámico y de éxito, con la

generación de productos tecnológicamente competitivos que les permita

posicionarse en el mercado nacional e internacional en la vanguardia tecno-

científica.

Las empresas mexicanas textiles y de la confección tienen la necesidad de

nuevas estructuras organizacionales que les permitan introducirse en los nuevos

esquemas de competencia. Para ello la comunicación de experiencias,

especialmente técnico-científicas, en la que participen analistas de empresas,

institutos de investigación, centros de desarrollo, instituciones de investigación

que identifiquen los problemas nacionales a resolver relacionados con el sector

textil y así tratar de coadyuvar a superar el rezago en el que se encuentra,

reconociendo y atendiendo los escollos tecnológicos. Hay puntos estratégicos por

atender para posicionar a la industria textil en la vanguardia tecnológica-científica

donde la Nanotecnologia y/o la Nanociencia, N-N, son herramientas que pueden

servir de soporte para la atención de estos puntos, que es evidente que requieren

de inversiones, maquinaria y equipo para lograr la alta productividad, el cumplir

con estándares más estrictos de calidad y de control ambiental.

Como se mencionó al inicio de este párrafo se requiere de proyectos

holísticos que vinculen la investigación el desarrollo tecnológico y la innovación

I&D&I, en el capitulo V se mostrarán los casos de estudio asociados al sector

textil con Nanotecnología-Nanociencia N-N, mismos que pueden ser la génesis de

macroproyectos consistentes en la integración de sistemas de limpieza de aguas

residuales y la integración de sistemas para la generación y el uso eficiente de la

energía.

NNCIENTIFICO

TECNOLOGICO

SOCIAL

ECONOMICO



1. Nanotecnología

La nanotecnología considerada "La ciencia de lo pequeño", cada día se

transforma en una de las más poderosas por ser considerada una ciencia

interdisciplinaria. La trascendencia

de la nanotecnología radica en el

hecho que implica una revolución

en la ciencia y la tecnología

basada en las habilidades para

medir, manipular y organizar

materia a nanoescala (1 a 100 mil

millones de un metro), escala que

es alrededor de 80,000 veces más

pequeña que el grosor de un

cabello humano, para tener una

idea comparativa, un glóbulo rojo

es del orden de 5 micrómetros o

5000 nanometros, es decir, es

igual a cuatro diez milésimas del

grosor de un cabello humano

Figura 1.

Dentro de la nanotecnología convergen de manera multidisciplinaria la

Física, Química, Biología, Biotecnología, Manufactura, Medicina, Agricultura,

Electrónica, Tecnologías de la Información, la Ciencia de Materiales, las

Ingenierías en general, etc. En suma, la nanotecnología se propone como la

“recreación humana de la materia”, mediante la reconfiguración atómica y

molecular con propósitos definidos y usos potenciales en los diferentes sectores.

Debido a la interdisciplinariedad entre los diferentes campos científicos y

tecnológicos Figura 2, se abre una enorme oportunidad de investigación y

desarrollo con cambios de paradigma e inmensos potenciales de aplicación en

campos cotidianos como el ambiente, la energía, la salud o menos comunes como

defensa o seguridad nacional, por supuesto también en el que nos atañe la

Nanotecnología y la Nanociencia en el sector textil, además de muchos más. ¿Qué

pasaría en un futuro no muy lejano si se pudieran hacer cosas con cada átomo en

el lugar concreto? Los efectos de la respuesta a esta pregunta estarían en función

de lo que pueda significar la combinación de influencias de las diferentes

disciplinas al confluir en la NN, que parecían temas de ciencia ficción en el pasado

CAPITULO ll El universo de la Nanotecnología y la Nanociencia



se están convirtiendo en una realidad en el presente y parecen depararnos un

futuro prometedor.

2. Antecedentes en materia de nanotecnología

El concepto de nanotecnología no es nuevo, fue adoptado en 1974 por

Taniguchi Norio para hacer referencia a la tecnología aplicada a escala atómica y

molecular. Sin embargo, fue Richard Feynman (premio Nobel de Física en 1965)

con su famosa conferencia titulada “Hay mucho espacio en el fondo” quien marco

un hito para el desarrollo de las NN haciendo ver la posibilidad de mover las cosas

átomo por átomo. Esta conferencia impartida por Feynman el 29 de diciembre de

1959, se considera como uno de los referentes teóricos de lo que en la actualidad

la comunidad científica internacional cataloga como uno de los proyectos más

innovadores y ambiciosos de la ciencia moderna. El despertar de la

nanotecnología comenzó en los 80’s con el desarrollo de los microscopios

FIGURA 2 N Y N EN LOS DIFERENTES CAMPOS DE LA CIENCIA Y TECNOLOGIA



electrónicos de barrido que lograron imágenes a escala atómica. A partir de esta

época, siguieron avances tecnológicos como el descubrimiento de los nanotubos

de carbono con excelentes propiedades mecánicas y eléctricas, siendo las

investigaciones de Sumio Iijima en 1991 (Sumio, 1991), unas de las más

trascendentes. Hoy en día existen cerca de tres mil productos generados con NN,

la mayoría para usos industriales, observándose cada vez más la incursión de la

misma en diferentes campos de la ciencia.

3. Campos de incursión de la nanotecnología y la nanociencia

3.1. Ciencia de materiales y manufactura

Obtener materiales con propiedades específicas ha representado unos de

los grandes retos de la ciencia de materiales. Los nuevos desarrollos en la

manufactura a escala nanométrica auguran una disminución de energía,

reducción de desperdicio de materiales, menor uso de sustancias contaminantes,

un aumento del reciclado, menores niveles de mantenimiento, mayores niveles de

automatización. La nanotecnología se vincula con el área de la nanoingeniería

donde el desarrollo de nanoherramientas, la nanociencia con materiales de alto

desempeño, con propiedades y funciones insuperables que rebasaran las

expectativas para esta área del conocimiento.

Puede establecerse una clasificación de los nanonomateriales en función

del tipo de elementos estructurales que los componen. Así se distinguen:

Nanopartículas: Las nanopartículas exhiben la absorción óptica a unas

longitudes de onda muy específicas en función de su tamaño. Este efecto puede

ser explotado para fabricar sensores ópticos extremadamente precisos en el

rango que va desde el infrarrojo hasta el ultravioleta, planeándose extender este

rango a otras longitudes de onda. Las posibles aplicaciones pueden ser:

biocerámicas, optoelectrónica, almacenamiento de gases, reactores catalíticos,

baterías, membranas filtradoras entre otros.

Nanocompositos: Se identifican como materiales compuestos en parte o en su

totalidad por diferentes nanopartículas o nanofases. Se obtienen nuevas

propiedades mecánicas como la superdureza, menor coeficiente de fricción,

elasticidad, otro tipo de propiedades que también pueden ser añadidas o

mejoradas son la ópticas, las eléctricas y/o las magnéticas. Las aplicaciones de

estos materiales se pueden encontrar en sensores, biomateriales, adhesivos,

baterías, pigmentos. Dada la infinidad de aplicaciones que se presentan para este

campo, se puede considerar entre una de las más importantes, la formación de

nanofibras de materiales compuestos. Por ejemplo, se puede hablar del

crecimiento de fibras de carbono dentro de una matriz polimérica de propileno.

Los materiales compuestos de nanofibras presentan mejores propiedades

mecánicas en comparación con sus homólogos conformados por microfibras, esto

puede ser causado por el alargamiento en el campo electrostático y menor

frecuencia de los defectos por unidad de longitud de nanofibras. Kim y Renekar

(1999), mostraron el efecto del fortalecimiento de las resinas epoxi y la matriz

polimérica de caucho mediante la introducción de nanofibras de poly-benzididazol,



producidas por electro-spinning. Bergshoef y Vancso (1999), son otro ejemplo de

investigadores que logran mejorar las propiedades mecánicas de materiales

mediante la introducción de nanofibras. Algunas micrografías que hacen

referencia a este tipo de compuestos pueden ser observadas en la Figura 3.

Nanocapas: Materiales con capas de recubrimiento donde una o varias tienen un

espesor en nanómetros. Favoreciendo propiedades como un aumento de la

resistencia a la abrasión, a la corrosión, en la dureza, lo cual proporciona a estos

materiales nuevas aplicaciones y extienden sus regímenes de operación.

Materiales nanoestructurados: El crecimiento controlado de un material para

conseguir una determinada estructura cristalina permite variar sus propiedades

ópticas, catalíticas, mecánicas, su superficie de contacto, etc. Transformándolo

técnicamente factible para un sin número de aplicaciones.

Polímeros naturales nanoestructurados: Los polímeros naturales modificados

con propiedades estructurales mejoradas, han adquirido gran importancia en la

industria moderna. Dentro de ellos, la celulosa es uno de los polímeros naturales

más importantes debido a su bajo costo, carácter renovable, biodegradable y

además, es muy abundante. Un caso de aplicación de la nanociencia y la

nanotecnología en la ciencia de materiales, es la aplicación en la modificación de

los polímeros naturales donde se puede encontrar la elaboración del nuevo papel

(papel ultra-resistente), donde a las fibras de celulosa se les aplica un producto

químico que introduce grupos carboxilos en la superficie, característicos de los

ácidos orgánicos. Esos grupos químicos son los responsables de la unión de las

nanofibras mediante puentes de hidrógeno, formando redes interconectadas como

si se tratase de un tejido. Después de la aplicación del producto químico, el

material es filtrado, lavado y secado para obtener el papel ultra-resistente. La

sorprendente resistencia mecánica de este papel está relacionada con la unión



entre las nanofibras, provocada por los enlaces de puente de hidrógeno y por la

homogénea distribución de poros generados en el material durante el tratamiento

químico. Es de suma importancia mencionar que el mejor rendimiento de este

papel, ésta también relacionada con la capacidad de las nanofibras para deslizarse

una sobre otra.

Polímeros auto-reparadores: En la ciencia de los polímeros, la nanotecnología

apuesta hacia la investigación sobre polímeros auto-reparadores. Estos son

materiales que pueden auto-curarse cuando se produce un daño en su estructura.

La auto-reparación se consigue mediante la inclusión en la matriz polimérica de

un catalizador y de nano-micro-cápsulas rellenas de un agente reparador. Cuando

el polímero es dañado, la fractura producida se propaga a través de la matriz

polimérica, provocando la rotura de las nano-microcápsulas situadas en la

trayectoria de la fractura. Estas nano-microcápsulas rotas liberan el agente

reparador, el cual se distribuye a través de la fractura por capilaridad. Una vez

liberado, el agente reparador entra en contacto con el catalizador produciéndose

una reacción química que provoca la polimerización restauradora. De esta

manera, las superficies de la fractura quedan nuevamente unidas. A pesar de que

el funcionamiento de estos materiales puede parecer muy sencillo, su procesado

aun tiene innumerables retos. Algunos de estos retos son: la necesidad de utilizar

un agente reparador compatible con el método de encapsulado, el catalizador

debe ser compatible con la matriz polimérica, las condiciones ambientales bajo las

cuales se prepara la muestra son sumamente especiales, la polimerización debe

realizarse rápidamente a temperatura ambiente, etc. Cuando se lleguen a superar

todos estos retos, se conseguirán materiales con tiempos de vida sumamente

prolongados.

Materiales auto-reparables aplicados en naves espaciales: Cuando una

nave espacial está en órbita, los enormes cambios térmicos o los impactos de

micro-meteoritos pueden provocar pequeñas fracturas en su estructura, siendo un

problema que podría encontrar solución en el campo de los materiales auto-

reparadores. La investigación se ha venido llevando a cabo, reemplazando

algunas de las fibras que contienen los materiales compuestos utilizados en la

fabricación de las naves, por fibras de vidrio huecas. Estas fibras están rellenas

con una resina líquida y un endurecedor especial, que fluyen y se mezclan en el

momento en que la fibra de vidrio se rompe a causa del impacto. Las ventajas del

uso de estos materiales en naves espaciales serán, entre otras, la posibilidad de

aumentar el tiempo de las misiones espaciales y de realizarlas a lugares mucho

más lejanos de los que en la actualidad han sido explorados.

3.2. La nanotecnología en medicina y salud

En el área de la medicina se han publicado varios resultados en

nanotecnología. Su aplicación en el diagnóstico, tratamiento, monitoreo y control

de sistemas biológicos es denominada nanomedicina. Esta rama de la

nanotecnología agrupa varias áreas entre las principales se encuentra: el

nanodiagnóstico, la liberación controlada de fármacos y la medicina regenerativa.

El nanodiagnóstico desarrolla sistemas de análisis y de imagen para detectar una

enfermedad y un mal funcionamiento celular en los estados más tempranos



posibles, los nanosistemas de liberación de fármacos transportan los

medicamentos sólo a las células o zonas afectadas lo cual propicia que el

tratamiento sea más efectivo y con menos efectos secundarios. En cuanto a la

medicina regenerativa, ésta pretende reparar o reemplazar tejidos y órganos

dañados aplicando herramientas nanobiotecnológicas. Otros desafíos de la

nanomedicina es desarrollar nanoherramientas para manipular células

individuales, en grupos mediante la interacción específica con los propios nano-

objetos naturales de las células: receptores, partes del cito esqueleto, orgánulos

específicos, entre otros. Cabe mencionar que ya se están desarrollando

nanopinzas y herramientas quirúrgicas de tamaño pequeño que permitirán

localizar, destruir o reparar células dañadas. Para el diagnóstico precoz de

enfermedades de una forma selectiva y con un alto nivel de sensibilidad, se

pueden emplear nanobiosensores como son: puntos cuánticos, cristales fotónicos,

micropalancas, resanadores fotónicos, nanotubos de carbono, entre otros. En

aplicaciones en vivo, las nanopartículas también pueden emplearse para

transportar moléculas de metal que se usen como agentes para obtener mejores

imágenes del interior del cuerpo humano mediante resonancia magnética. En

estos casos, imágenes de tumores de apenas un par de milímetros. Algunos de

estos nanoagentes ya han sido aprobados para su utilización rutinaria en las

clínicas. Igualmente se pueden utilizar para obtener mejores contrastes en

imagen óptica de rayos X y de ultrasonidos: la combinación de estos agentes de

imagen con los dispositivos de diagnóstico es otra de las líneas emergentes de

investigación en nano-diagnóstico. Las nanopartículas se pueden emplear

además, para el diagnóstico precoz de la enfermedad del Alzheimer mediante la

detección del ligando Animal Disease Diagnostic Laboratory ADDL, biomarcador

específico de dicha enfermedad que aparece en sus primeros estados. Otra

investigación en nanomedicina es el dispositivo denominado micropancreas

artificial que actúa como biorreactor en miniatura y permite el uso de las células

Beta de cualquier donante con liberación de insulina sin penetración de linfocitos y

anticuerpos. El tratamiento contra la malaria puede ser beneficiado a través de

técnicas de encapsulación de fármacos en micro y nanosistemas que permitirán la

liberación controlada de los mismos, lo que ayudaría a un mejor control de la

cinética de liberación del fármaco con menores efectos tóxicos. La nanomedicina

regenerativa persigue la reparación o reemplazamiento de tejidos y órganos

mediante la aplicación de métodos procedentes de terapia génica, terapia celular,

dosificación de sustancias bio-regenerativas e ingeniería tisular. Gracias al

desarrollo de la nanotecnología, los materiales tienen el potencial de interaccionar

con componentes celulares, dirigir la proliferación y diferenciación celular, así

como la producción y organización de la matriz extracelular. Entre los materiales

que se están utilizando cabe destacar a los nanotubos de carbono, nanopartículas

como la nanohidroxiapatita o la nanozirconia, nanofibras de polímeros

biodegradables, nanocompositos, entre otros. Los nuevos materiales obtenidos

pueden mejorar la adhesión, duración y tiempo de vida de un dispositivo. Algunos



ejemplos destacables incluyen polímeros a la nanoescala moldeados en válvulas

de corazón y nanocompositos de polímeros para la regeneración ósea.

3.3. La nanotecnología enlace entre la medicina y la biotecnología

Su objetivo se encuentra relacionado con la combinación de la ingeniería y

biología con aplicaciones orientadas a la medicina y a la obtención de nuevos

materiales de inspiración biológica. La investigación en cáncer ilustra muchas

aplicaciones potenciales de la nanobiotecnología a largo plazo, ya que es de

esperar que ayude a desarrollar una terapia anticáncer. En este sentido, se están

realizando trabajos de experimentación con láser que han logrado eliminar las

células cancerosas respetando las sanas. El trabajo realizado en la universidad de

Stanford, ha utilizado nanotubos de carbono, aprovechándose su capacidad para

calentarse cuando son expuestos a la luz de un láser. Se está desarrollando un

modelo experimental de linfoma en ratas para comprobar si mediante la simple

exposición de la piel del animal a la luz láser son capaces de matar células

cancerosas una vez incorporados los nanotubos de carbono. También hablan de la

inyección directa de estos materiales en el tumor, para después ser expuesto a la

luz cercana al infrarrojo que destruiría el tejido. Por mencionar un ejemplo, se

podría realizar en el cáncer de mama.

Por otro lado, tanto en la nanomedicina como en la nanobiotecnología, se

han estado realizando estudios y avances tecnológicos en lo referente a

nanorobots. Un nanorobot es un dispositivo con dimensiones en escala

nanométrica diseñado para realizar una tarea repetidamente y con alta precisión.

Se distinguen dos tipos: el llamado robot insecto y el robot autónomo. Este último

incorpora un microordenador propio que le permite operar autónomamente. El

robot insecto es un conjunto de dispositivos idénticos, controlados por un único

ordenador central, tiene especial interés en el campo de la medicina. Se especula

con la posibilidad de utilizar colonias de robots con las mismas funciones que el

sistema inmunológico. Buscar y destruir específicamente, bacterias, virus y otros

agentes infecciosos. Asimismo, pueden servir como herramientas para ensamblar

sistemas a escala muy pequeña. Los nanorobots solucionarían el problema del

posicionamiento, es decir, situar y mantener en la ubicación correcta piezas de

tamaño molecular. En relación con el posicionamiento aparece el concepto de

autorreplicación, en el cual un dispositivo en la nanoescala puede realizar copias

idénticas de sí mismo. Una de las tendencias en nanobioltecnología es seguir

modelos de comportamiento de la naturaleza, como es el caso del Lotus, una

planta de humedales nativa de Asia, la cual ha servido de inspiración para un

fabricante de productos químicos alemanes, quienes han desarrollado un espray

de revestimiento que imita el principio de las hojas de la planta antes

mencionada, para repeler las gotas de agua y partículas de polvo. Las plantas de

Lotus tienen una superficie hidrofóbica debido a que están recubiertas con

cristales de cera, los cuales miden alrededor de 1 nm de diámetro. Esta



estructura nanométrica observada en la naturaleza está dando lugar a un gran

desarrollo en fenómenos de superficie e incrementando aplicabilidad.

3.4. La nanotecnología en la agricultura

En el área de la agricultura, los nanosensores harán posible reducir

sustancialmente el riesgo de la baja producción y regular la distribución de

nutrientes, lo que conllevara a que explotaciones de áreas menos húmedas o

menos fértiles compitan ventajosamente con las más fértiles. Muchas regiones del

mundo se verán beneficiadas por nanoproductos capaces de potabilizar el agua a

muy bajos costos.

3.5. La tecnología de la nanoelectrónica y sistemas de información

La nanotecnología aplicada a la electrónica y sistemas de información

persigue como finalidad el diseño de componentes para obtener dispositivos

electrónicos y computadores de alta eficiencia y con tamaño pequeño.

Richard Feynman dijo: “Toda la información acumulada en todos los libros del

mundo puede ser escrita en un cubo de material de 0.0002 mm de ancho”.

Después de tantos años de haberse dicho esa frase, hoy en día, el campo de los

dispositivos de almacenamiento masivo ha experimentado avances

extraordinarios. IBM ha anunciado obtener densidades de almacenamiento de un

billón de bits en una pulgada cuadrada que permitirían almacenar 25 millones de

páginas de texto en la superficie de un sello de correos. Su proyecto "Millipede"

consiste en realizar el equivalente a las tarjetas perforadas a nanoescala

(utilizando menos energía y con capacidad de reescritura), pudiendo proporcionar

una gran capacidad de almacenamiento a todo tipo de dispositivo móvil, desde

teléfonos hasta relojes. Específicamente se prevén computadoras más rápidas y

baratas. Otras investigaciones en el área de la electrónica y sistemas de

información están enfocadas a la utilización de los nanotubos de carbono para la

construcción de las llamadas pantallas planas, esto debido a su interesante

capacidad de emisión de electrones que les permite ser la alternativa futura de los

cristales líquidos. Con la utilización de los nanotubos de carbono podrán obtenerse

pantallas del espesor de una hoja de papel y con la misma flexibilidad que éste. El

área de la nanoelectrónica se encuentra muy desarrollada y ya se han obtenido

transistores y conexiones eléctricas basadas en nanotubos de carbono por las que

circulan controladamente electrones de manera individual.

3.6. La nanotecnología en la defensa y seguridad nacional

En cuanto a nanotecnología en seguridad nacional el objetivo será el

incrementar la protección y capacidad de sobrevivencia de los soldados con

nuevas tecnologías que cubrirán las siguientes prioridades: detección de peligros,

neutralización de peligros, tratamiento medico automático, ocultamiento o



encubrimiento, aumento de las capacidades biológicas humanas y reducción de la

huella logística. Para ello, las investigaciones están girando en torno a mejorar las

comunicaciones, sensores, dispositivos y armamento de tipo inteligente. Podrán

elaborarse explosivos en miniatura de mayor alcance, mayor densidad energética,

aplicados a sistemas miniaturizados que los guíen con mayor precisión al

enemigo. Entre otros proyectos de investigación y desarrollos significativos en el

ámbito militar están el diseño de uniformes inteligentes reactivos a variaciones de

la luz, humedad y temperatura en el campo de operaciones de los soldados

(textiles avanzados), el desarrollo de armamento autoejecutable, tal como

nanopartículas destructoras o venenosas, nanoespías, o bien nanodispositivos

diseñados para actuar genéticamente. Los intereses que se tratan de cubrir en el

campo de defensa y seguridad nacional con la aplicación de la nanotecnología es

el de desarrollar ejércitos sin soldados. En este aspecto, el 16 de Febrero de 2006

el New York Times público “el Pentágono prepara una amplia variedad de

soldados automatizados y prevé que los robots constituyan una fuerza importante

de combate en menos de una década”. Se considera que los robots representarían

una opción de sustitución de los humanos en el campo de batalla debido a que a

ellos no les da hambre, no tienen miedo, no olvidan sus órdenes y no les importa

si un compañero acaba de recibir un disparo. Los robots pensarán, percibirán su

entorno y reaccionarán cada vez más como humanos. Los robots podrán

parecerse y moverse como humanos o colibríes, tractores o tanques, cucarachas

o saltamontes.

Recientemente, investigadores de la universidad de Tokio, han implantado

quirúrgicamente una mochila micro-robótica a una cucaracha, lo que permite

dirigir por control remoto sus movimientos, representando este otro avance

tecnológico en el ámbito militar. Existe una gran controversia sobre los posibles

impactos que pueda tener la nanotecnología y la nanociencia al presentar una

gran capacidad para ampliar el poder destructor de la industria bélica. Muchos de

los logros que se tienen son en función de estas aplicaciones bélicas debido a que

el presupuesto que invierten los países desarrollados en este tipo de

investigaciones es enorme, pero no por ello debemos satanizar a la NN.

3.7. La nanotecnología en energía y el ambiente

La nanotecnología que se ha aplicado en este rubro ha sido principalmente

a nivel nanométrico para mejorar la producción y el uso eficiente de la energía

con sustentabilidad.

Energías renovables y no renovables: Las nanotecnologías tendrán un papel

preponderante en el aprovechamiento de la energía solar mediante

nanomateriales sustitutos del silicio, que permitirán aprovechar las radiaciones

infrarrojas y ultravioletas para generar energía, incluso materiales que permitan

la producción directa de vectores energéticos como el hidrógeno a partir de luz

del sol mediante sistemas bio-inspirados y su utilización en pilas de combustible.

Numerosos nanomateriales han revelado importantes propiedades como



nanocatalizadores con un potencial titánico de aplicaciones en temas como la

obtención de biocombustibles, el tratamiento de vegetales generadores de

gasolinas con altos rendimientos, etc. Para economías basadas en el petróleo el

rol de los nanocatalizadores, nanomarcadores en los distintos procesos de

perforación, exploración, refinación y petroquímica es colosal.

Ambiente: Están en fase de desarrollo diversos tipos de nanosensores que

permiten detectar características físicas, químicas que permitirán crear

dispositivos en control ambiental en el entorno y en los procesos de producción de

energía. De forma activa, se están desarrollando catalizadores basados en

nanoestructuras capaces de destruir las moléculas peligrosas, útiles para la

descontaminación, por ejemplo del agua

4. La otra cara de la nanotecnología

Con el surgimiento de una nueva tecnología, aparecen opiniones a favor y

en contra. La nanotecnología no parece ser la excepción, en especial por tratarse

en algunos casos de innovaciones completamente originales y radicales que

generan grandes transformaciones en la estructura productiva y en los patrones

de consumo social. Una de las principales dificultades para analizar los posibles

riesgos de la nanotecnología es que se trata de un término global y que no se

emplea a una sola tecnología o aplicación. Por el momento sólo se ha reconocido

que pueden existir riesgos con el ambiente y la salud asociados con la emisión no

regulada de algunas nanopartículas de diseño durante el desarrollo, la fabricación,

incorporación, uso o eliminación de productos. No obstante, también se ha puesto

de manifiesto el peligro implícito en algunas nanopartículas creadas por la misma

naturaleza. Si bien la mayoría de estas inquietudes aún no tienen respuesta y

continúan bajo debate, se ha planteado la necesidad de generar un marco

regulatorio seguro y responsable, así como también la importancia de informar a

la sociedad sobre los posibles beneficios y peligros de la nanotecnología. En este

sentido, la Comunidad Europea recomendó a comienzos de 2008 la elaboración de

un código de conducta para la investigación responsable en nanociencia y

nanotecnología.

5. Reflexiones

La nanotecnología y la nanociencia se consideran una revolución industrial;

sin embargo, una percepción errónea de esta, podría impedir el desarrollo

adecuado de estos tipos de disciplinas. Desde mi punto de vista, la prospectiva es

integrar ciencia, tecnología, e innovación en un punto de convergencia tal, que

ambas permitan una sinergia y que en un escenario positivista su aplicación se

tenga en no más de 5 años a todos los niveles y en uno negativista a 15 años.

Estos desarrollos deberán forzosamente generarse bajo una adecuada

reglamentación, con una normatividad que incluya los efectos positivos y



negativos como el posible daño a la salud humana, la cual está claro que debe

tener la máxima prioridad.

Siendo el sector textil el centro de nuestra atención la influencia

nanotecnológica puntualizada en los textiles se expresa en el capítulo IV.

.

Como se han mencionado en capítulos anteriores las nanociencias y

nanotecnologías abarcan un espectro muy grande del conocimiento humano y

cada vez hay más interés en ellas. Como se ha dejado ver a nivel mundial el

interés ha crecido vertiginosamente en los últimos años, la cuestión es cómo se

sitúa México, desde el punto de vista global-local, que ocurre en el mundo textil

mexicano con respecto a la investigación y desarrollos e innovación en conjunto

con la industria mexicana. Un indicador para fijar el interés de los distintos países

en investigación y desarrollos tecnológicos de vanguardia son los montos de

inversión en este rubro, para darnos una idea y reflexión en el cuadro 1 se

muestra las inversiones de México y algunos otros países, en investigación y

desarrollo experimental hasta el 2005 al comparar la inversión aun cuando es una

inversión total en investigación y desarrollo I&D, no es un presupuesto particular

para NN, esta comparación nos deja ver que las cantidades no son equiparables.

Cuadro 1. Gasto en inversión y desarrollo experimental por país (Millones de corrientes)

En el diario oficial del l6 de diciembre de 2008; en el apartado referente

del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, se decreto el Programa Especial de

Ciencia y Tecnología 2008-2012, se marca el financiamiento en ciencia, tecnología

e innovación para el periodo 2009-2010 donde el gasto público federal para la

FUNCION CIENCIA Y TECNOLOGIA fue de 544 millones de pesos anuales en

promedio, este gasto se incrementó 4% respecto al aprobado en el 2009; la

cantidad asignada es global, no hay un rubro designado para una línea específica

como las NN. Además es digno de señalarse que en el mismo programa se

puntualizaron las prioridades del sector en Ciencia y Tecnología CTI que incluyen

temas relevantes de la agenda internacional como el consumo de energía, el

cambio climático global, desarrollar fuentes alternas de energía y su ahorro,

haciendo hincapié en temas relevantes de fuerte dinámica y atención prioritaria

como son la biotecnología, la nanotecnología y los materiales. El cómo está

País Alemania Argentina EU México España Japón

2005 62,493 2,573 324,465 5,094 13,264 130,745

CAPITULO III Visión local del desarrollo de la

Nanotecnología y la Nanociencia.



compuesto dicho financiamiento nacional de la ciencia y la tecnología, se puede

decir que tiene dos grandes componentes. Por un lado se encuentra el del sector

público, que comprende a la administración pública, el CONACYT y las entidades

federativas y, por otro, la inversión que realiza el sector privado. En México, el

principal aporte de inversión en ciencia y tecnología ha emanado del sector

público. El financiamiento, señala el diario, ha sido insuficiente para alcanzar

niveles mundialmente competitivos en actividades de CTI, por lo tanto se requiere

ampliar la participación de todos los agentes involucrados. Las actividades

científicas, tecnológicas y de innovación traen consigo importantes retos, el más

significativo quizá sea la atención a necesidades específicas de la sociedad

inicialmente la mexicana y en una segunda etapa la sociedad mundial.

A nivel internacional, la medición del esfuerzo que realiza un país en CTI es

el gasto en IDE (Investigación y Desarrollo Experimental) respecto a su PIB

(Producto Interno Bruto). Se tienen evidencias de que los países más

competitivos invierten más en IDE teniendo al sector privado como su principal

fuente de financiamiento, en esta situación se encuentran Suecia, Finlandia,

Japón y Estados Unidos, como se muestra en el cuadro 2, en contraste con

México con el sector gobierno como su principal abastecedor.

Cuadro 2. Gasto en IDE respecto a su Producto Interno Bruto (PIB)

El estudio de la nanociencia y la nanotecnología tiene ya en estos

momentos un impacto en la política economica y su evolución repercutirá en la

sociedad en general. Como se mencionó, la asignación de los recursos tendrá que

reorientarse hacia estas “nuevas tendencias” nanotecnocientíficas-

nanotecnológicas, adaptándose a las prioridades del país donde es fundamental

que se cuestione su coherencia a la realidad de México y no dejarse llevar solo

por la moda internacional. El análisis Schumpeteriano rompe con la tradición

neoclásica que consideraba el cambio técnico como algo externo. El vocabulario

de las políticas de ciencia y tecnología en cualquier país es Schumpeteriano y

neoschumpeteriano; términos como innovación, catching up, start ups, spinover y

todo el bagaje conceptual de la “economía del conocimiento” tiene este origen

teórico. Schumpeter otorga a la competencia en el mercado el rol fundamental



para la innovación. Los emprendedores, bajo la presión de la competencia,

desarrollan alternativas tecnológicas que les ofrecen ventajas competitivas

algunas veces con bases científicas. También Schumpeter relaciona esa tendencia

intrínseca a la innovación con la necesidad de crédito para poder introducir las

nuevas tecnologías. ¿Cómo involucrar a una nación como México al mercado de

los productos innovadores?. Si las nanotecnologías y las nanociencias se

constituyen en la plataforma industrial de una nueva revolución tecnológica,

expandiéndose a todas las ramas, México podrá hacer frente y competir

internacionalmente o se hará la compra y tropicalización de la tecnología

desarrollada por el primer mundo.

Se han hecho varios estudios comparativos para Latinoamérica referente al

desarrollo de la NN, a partir de los resultados mostrados por estos estudios, Brasil

se posiciona a la cabeza de los países latinoamericanos dado que este país cuenta

con una estrategia nacional para impulsar el desarrollo de la nanotecnología y la

nanociencia. En ese estudio se refiere a México como un país que está haciendo

esfuerzos por impulsar estas disciplinas puesto que si hay inversión en la

infraestructura para el desarrollo de la investigación. ¿Quién está haciendo

investigación en NN en México?.

Para el primer trimestre del 2010 podemos señalar que es impresionante

como está extraordinariamente diseminado el desarrollo de nanotecnología y

nanociencia, desde el norte hasta el sur del país, prácticamente todas las

universidades, centros e institutos de investigación y desarrollo tecnológico, hay

avances en esta disciplina con diferentes grados de madurez, por diversas

razones, algunos porque ya tienen una infraestructura muy sólida y trabajan en

estas disciplinas contando con un Background impresionante, otras porque su

infraestructura la adaptaron para iniciarse en estos desarrollos, permitiéndoles

colocarse a la cabecera. También están las que por su naturaleza en sí, cuentan

con un mínimo de recursos y a pesar de ello continúan haciendo esfuerzos para

generar avances en estos tópicos. Mencionar a todas las instituciones públicas,

privadas, paraestatales, empresas, y los montos asignados, no es objeto de este

trabajo por ello la omisión es consiente dado que no pretendemos dar un informe

completo del desarrollo por institución y el financiamiento para el mismo.

Mencionaremos algunas de las instituciones que participan en desarrollos

vinculados a NN, con ejemplos que seguramente tendrá omisiones pero no por

ello de menor importacia. En algunas de las instituciones citaremos algunas líneas

de investigación pero en la gran mayoría son muy diversas ya que estudian a la

NN desde distintas perspectivas, tal es el caso de macro universidades o centros

con un número considerable de campus o unidades académicas, tales como la

UNAM, el IPN, la UAM, ITESEM Instituto Tecnológico de Monterrey, CINVESTAV,

Universidad ANAHUAC, Universidad de las Américas UDLA, etc., entre las pioneras

del desarrollo de NN en México está la Universidad Nacional Autónoma de México



UNAM, esta institución cuenta con una macro red en nanotecnología y

nanociencia. Que cubre una infinidad de líneas en diferentes temas catálisis,

medicina, energía, ambiente, etc.

En la Universidad Autónoma Metropolitana UAM, en sus diferentes

unidades académicas. A través de una mecánica distinta conformo foros de

temáticas amplias como: agua, energía, pobreza, nanotecnología, etc.; en los

cuales se tiene la participación de los investigadores de diversas disciplinas de

esta institución, dando con ello a un trabajo multidisciplinario. Referente al foro

de nanotecnología se destaca el laboratorio de nanotecnología asociado a

desarrollos en biotecnología en la Unidad Iztapalapa y el grupo de investigación

para la simulación de nanomateriales en la Unidade Azcapotzalco. En la Unidad

Xochimilco en los campos médico y farmacéutico con nanopartículas acuosotas,

entre otras.

El Instituto Politécnico Nacional IPN inaugura en 2009 un centro de nano y

micro tecnología que tendrá la finalidad de dar servicio a los investigadores que

trabajan líneas afines a NN, que están en las diferentes sedes ya sea escuelas o

centros de investigación que se encuentran distribuidos a lo largo de la república

y cuya pertenencia a la red institucional en nano y microtecnología les permita

tener una mayor concretización de resultados. Esta red se estima que este

momento está conformada por al menos 100 investigadores del IPN y se espera

un crecimiento de la misma en los años futuros; entre las escuelas participantes

están:E ESFM, ESIQIE, ESIT etc.. Las líneas de investigación son al igual que para

el caso de la UNAM muy variadas. Un caso puntual en el IPN es el que más

adelante mostraremos una de los casos de estudio como resultado de las

investigaciones desarrolladas en esta institución.



Un centro de Investigación es el CINVESTAV Centro de Investigación y de

Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional en sus diferentes unidades

distribuidas en diferentes ciudades tiene líneas en NN hacer mención de algunas

de estas innumerables instituciones que por sus dimensiones nos permiten

señalar que México se ha colocado en este tren de investigación y que van desde

el norte hasta el sur. En cuanto al desarrollo de parques industriales con rubros

puntuales asociados a NN se observan en el cuadro 4.

En este momento las instituciones de educación e investigación a lo largo

del eje tecnológico científico en NN que cruza la república mexicana, no distingue

entre instituciones públicas y privadas y debe orientarse y planificarse la

investigación en NN para las contribuciones que se consideren valiosas se haga la

transferencia tecnológica de forma expedita, para convertirnos en generadores de

ciencia y tecnología, no receptores o adaptadores.

El plan nacional para el desarrollo de este campo es un requerimiento que

permitirá tener acceso de manera más disciplinada a los convenios entre el

gobierno mexicano y la Unión Europea con acuerdos de cooperación que incluye

un presupuesto por 20 millones de euros para proyectos conjuntos de

investigación en nanotecnología y nanociencia. Así se impulsará la investigación y

el desarrollo de innovaciones educativas y el intercambio permanente entre los

distintos actores del sistema. La investigación en NN puede aportar a nuestro país

la innovación necesaria para generar empresas de alta tecnología que

incrementen la competitividad del país, incluido por supuesto el campo textil.



Como ya cité en el capítulo ll la nanotecnología, también llamada fábrica

molecular, cuyo prefijo nano se ha convertido en una moda mundial, se ocupa del

diseño, fabricación de circuitos electrónicos, dispositivos mecánicos, ensambles

moleculares, etc. construido a nivel molecular. Esta ciencia y tecnología ha

permitido tener un control un poco más preciso sobre la materia a nivel atómico y

molecular. La huella en diferentes ciencias y tecnologías, no ha dejado de lado al

sector textil, él cual es el motivo de nuestra exposición, donde el mundo de lo

infinitamente pequeño, en el que se diseñan estructuras en escala molecular,

invisibles para el ojo humano pero que proporcionan dispositivos cada vez más

eficientes, al aplicar estas NN en el campo de los textiles ha llevado al desarrollo

de nanofibras, nanocompositos, nanopolímeros, nanohilos, nanotubos,

nanocolorantes, nanoaditivos para antioxono, antiluz, etc. Donde nanopartículas

(plata, oro, platino y óxidos) nanotubos, nanobarras y nanolistones,

bionanomateriales, nanopilas, etc., Lo cual ha dado como resultado un

mejoramiento de las propiedades de los materiales. De hecho, fueron las

industrias textiles a través de las fibras las primeras en aplicar con éxito estos

avances, dando a los consumidores prendas avanzadas en el vestido, calzado o

accesorios que cuentan con sensores microelectrónicos que combinan con la

elegancia o simplemente la moda. Esto muestra una aplicación de la

nanotecnología para dar confort al ser humano. En la cadena que conforman a la

ingeniería textil esto es fibra-textil-acabados-confección, confección, se han dado

distintos grados de desarrollo. Áreas tales como: fibras, hilatura, tejidos,

acabados e incluso en el análisis y control de la producción industrial se han visto

impactadas a distintos niveles por la NN. Para tener una idea de estos avances a

continuación se muestran algunos de los ejemplos vinculados a cada uno de estos

eslabones de la cadena.

1.NN EN FIBRAS

La obtención de nuevas fibras con una

capacidad de absorción de la humedad mejorada,

en aquellas fibras que intrínsecamente carecen de

esta propiedad (fibras sintéticas) mediante la

superposición de un número elevado de nanocapas

CAPITULO lV Un sector textil innovador mediante

Nanotecnología y la Nanociencia.



capaces de retener la humedad FIGURA 1. Para mejorar las características

estéticas, como por ejemplo en la obtención de fibras luminiscentes por la

superposición de nanofibras con diferentes índices de refracción, generando

una visión diferente en función del punto de vista del observador o el ángulo en

que la luz incida sobre la fibra. FIGURA 2.

Las nanofibras pueden añadir

funciones como antibacterias, antivirus,

anti olor, retardantes de flama,

absorción de rayos ultravioleta UV,

modificados con biosensores de pronta

respuesta, electroconductividad,

antiestáticas, aislamiento, etc. Algunos

nanomateriales para el mercado textil

son nanofibras de polímeros naturales

o sintéticos, fibras con nanopartículas,

materiales textiles con nanoacabados o

capas de tejido con nanopartículas. Se

trabaja con tamaños extremadamente

pequeños: una nanofibra de polímero

tiene entre 50 y 500 nanómetros, una

célula sanguínea supera los 5.000

nanómetros.

La aplicación potencial de los nanotubos de

carbono incluye la obtención de compositos

fibra-polímero de peso reducido, también

se pueden utilizar para chalecos antibalas, o

para sistemas de almacenamiento de

energía embebidos en los tejidos, capaces

de suministrar energía a determinados

dispositivos electrónicos, o en campos más

específicos como la fabricación de raquetas

de tenis. Los desarrollos en la elaboración

de fibras textiles para aplicaciones no

textiles como fibras funcionales FIGURA 3

con capacidad de responder a

estímulos exteriores, generando

nuevas aplicaciones. Inclusive, en

fototransformaciones para el

tratamiento de los efluentes de las

industrias textiles que es uno de los



dos casos de estudio que mostramos en esta relatoría en el capítulo V. Como se

señaló, solo se mencionan en los puntos l,ll y ll algunos ejemplos en NN de la

inmensa cantidad de aplicaciones en la cadena textil.

ll. NN TEXTIL (TEJIDOS Y NO TEJIDOS)

Se puede emplear la nanotecnología para obtener materiales más ligeros y

resistentes mediante el empleo de nanofibras en la hilatura (nanotubos de

carbono), con una resistencia 15 veces superior a la de las fibras de aramida

actuales. FIGURA 4

Las nanopartículas se están utilizando para mejorar el control de liberación

de fragancias, biocidas y fungicidas sobre los tejidos, así como para prevenir el

crecimiento de bacterias mediante la liberación de agentes bacteriostáticos o

también para la absorción de olores. FIGURA 5. Otro concepto en indumentaria

basado en la nanoencapsulación

y sus híbridos para limpieza y

belleza lo están aplicando Varias

empresas para ampliar las

funciones de los tejidos. La

multinacional española Dogi

Internacional Fabrics elabora

tejidos aplicables a la lencería y

a los trajes de baño para

hacerlos más cómodos. Por

ejemplo, trabaja en la

microencapsulación de diferentes

materias. Esta técnica permitirá

integrar en un tejido ingredientes

activos como cremas, lociones, aceites con propiedades cosméticas,

farmacéuticas o médicas. En particular se hace énfasis en la durabilidad de las

propiedades. En los estudios estadísticos realizados se ha mostrado que éstas no

desaparecen aun después de 100 procesos de lavado. Los acabados con el uso

de NN permiten en principio crear tejidos con propiedades multifuncionales,

como la resistencia ultravioleta, repelencia a líquidos, con propiedad anti-arrugas,

anti-bacterianas y hasta la autolimpieza o con disposiciones mecánicas basadas

en la autolimpieza de la naturaleza.

Los complejos textiles deportivos Sports Wear representan todo un

universo donde el desgaste propio del mundo de los deportes requiere de

acabados funcionales. Dockers, Nike y Ralph Lauren aplican la nanotecnología en

su ropa, ejemplo de la propiedad de autolimpieza inducida por recubrimientos

nano-TiO2/nano-ZnO, En los deportes ya se tienen disponibles versiones

comerciales como las que recomienda Tiger Woods un golfista que parece ser el

primer atleta multimillonario del mundo, con 100 millones de dólares al año

FIGURA 5. Biomateriales de última generación, Microencapsulados

en fibra de viscosa

Referencia: P. Marino, INTI, memorias ICA, 2009



puede usar ropa nanotecnológica y en un comunicado de prensa señalo que utiliza

ropa la cual no se ensucia ni comiendo, ni jugando al golf. Los pantalones Nike

que viste están tratados para repeler el café, la salsa de tomate e incluso el vino.

Por supuesto, el agua también resbala, esta delicia tecnológica aun no está

disponible para todos los bolsillos.

En cuanto al confort térmico sintético es el más inmediato que proporciona

estos elementos. En una actividad más intensa, este es el caso de los deportistas,

los aumentos de la temperatura corporal con una mayor producción de calor. Para

mantener este aumento dentro de un cierto límite, el cuerpo suda con el fin de

retirar la energía del cuerpo por el enfriamiento por evaporación. Textiles

inteligentes utilizados para mejorar el aislamiento son los materiales de cambio

de fase y los materiales con memoria de forma, otra propiedad requerida a los

materiales inteligentes La cantidad de calor producido por el cuerpo depende en

gran medida de la actividad física y puede variar de 100 W en reposo a más de

1000 W durante la actividad máxima. Durante las estaciones más frías alrededor

de 0 ºC, el aislamiento térmico tiene que garantizar que el cuerpo este lo

suficientemente caliente en estado de descanso.

III. NN ACABADOS-CONFECCION

Así como en los tejidos también en el acabado de los textiles, se han

utilizado nanopartículas tanto en la superficie como monocapas, así como en el

cuerpo del textil mismo, para dar

lugar a los textiles inteligentes. Los

colores en la naturaleza son el

resultado de la interacción de la luz

con la materia, por la interferencia o

por el fenómeno de difracción. Este

concepto se ha aplicado a los

colorantes textiles para obtener

colores puros y brillantes a partir de

nanocristales que dan lugar a

colorantes más estables y cuando se

mezclan con los colorantess, se

puede producir un espectro de

colores, que no es alcanzable por

cualquiera de los tintes o pigmentos

convencionales. Otros colorantes son

los generados por puntos cuánticos (nanocristales semiconductores) FIGURA 6

que generan los cambios de color, con el aumento de tamaño de partículas. Por

tanto, es posible crear partículas de tamaño diferente de un material con

diferentes propiedades ópticas que cubren toda la región visible. FIGURA 7



FIGURA 7 PUNTOS CUÁNTICOS (NANOCRISTALES SEMICONDUCTORES) GENERA CAMBIOS OPTICOS

La inducción de propiedades por diferentes tipos de tratamientos, como el

tratamiento de plasma se siguen investigando con buenas probabilidades de

éxito. El uso de la nanotecnología está permitiendo potenciar el desarrollo de los

textiles multifuncionales. Por ejemplo, la tecnología de plasma se está utilizando

para modificar las capas superficiales de espesor nanométrico, aportando

propiedades nuevas.

En la cadena participan los procesos integrales de producción el impacto de la

NN más notables con cambios sustanciales se da con el uso de los MEMS

Microelectromechanical Systems. Son

sistemas de construcción e integración de

componentes electrónicos y mecánicos que

se aplican en los métodos de procesamiento

textil. Por ejemplo, en el proceso de hilado,

la formación de tejido con un control de las

fibras individuales, con el uso de MEMS, que

puede detectar la posición (sensores) y

controlar el movimiento o la posición

(actuadores) en las fibras individualmente,

lo cual permite obtener estructuras con

propiedades controladas.



TEXTILES EN INDUMENTARIA CON CAMBIO DE PARADIGMA

La industria textil comenzó con la necesidad de proteger a los seres humanos

de las cambiantes condiciones climáticas. El hombre primero cubría el cuerpo con

hojas, fibras vegetales hasta que descubrieron las telas. Los textiles son ahora

una parte esencial de toda la vida del organismo, y han cubierto un campo muy

basto donde la parte de indumentaria es un componente más. A continuación

mostraré que dependiendo de la aplicación del textil hay una influencia de la NN,

ya sea en el producto terminado o en el proceso de fabricación, hay segmentos

como la industria militar, la medicina, los textiles deportivos que tienen más o

menos influencia pero prácticamente a todos los ha afectado de una u otra

manera.

Indumentaria militar

El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), EE.UU. está utilizando la

nanotecnología para desarrollar uniformes y materiales que podrían ayudar a

proteger a los soldados contra la detección, las amenazas, las balas y los agentes

químicos. Se trata de un textil, que está tejido con diferentes capacidades en una

sola prenda, que proporcionaría protección química, protección balística, con

sensores, con la facultad de cambiar de un tejido suave a uno de especie de

caparazón duro para brindar protección. Que permitirá ser transformado de una

prenda de vestir flexible en una estructura rígida incluso que pueda llegar a

transformarse en una férula para un hueso roto. Estos Textiles Innovadores en

principio deben servir para detectar la sangre de un soldado en el campo de

batalla, un bombero o policía que este herido y que no pueda pedir ayuda a un

puesto de mando. En un paciente cuyo estado de salud es muy crítico y que no

pueda informar de su condición a los médicos. La ropa que lleve puesta puede

resolver este problema mediante la detección de sangre o de un dato de presión

arterial, para posteriormente transferir esta información a un centro de atención.

Otro tópico de interés en la investigación es el diseño de uniformes que eviten ser

detectados por algunos tipos de sensores, para alcanzar tal objetivo se recurre al

uso de métodos basados en campos magnéticos y eléctricos con los que se logra

tener un control preciso de la posición de las nanopartículas funcionales dentro y

fuera de las fibras poliméricas para la creación de los nuevos materiales

nanocompuestos. Este proceso permite crear en las nanofibras una coloración

sintonizable, lo que da lugar a aplicaciones de camuflaje activo que es de sumo

interés para este sector.

En accesorios se pretende la fabricación de zapatos impulsores que les

permita a los solados superar obstáculos de cierta altura, para dicha fabricación

se requiere de un material en el que se pueda almacenar energía ¿algún textil

acaso?. Pues sí, en eso también se está aplicando NN para desarrollo de textiles

energéticos celulasPeltier. Otro requerimiento son las prendas de vestir con fibras



que respondan al cambio de fase de la temperatura corporal, las cuales tengan la

funcionalidad de almacenar la energía generada por el calor del organismo a

través de termopares outlast; estas prendas liberarían el calor como lo hace el

algodón pero de una forma más controlada. Este tipo de prendas no es

únicamente de interés para el sector militar, sino también para otros sectores, por

ejemplo, el deportivo.

Los textiles electrónicos

El cambiar de estilo como se observa en los modelos de Cristian Dior donde

parte del atuendo elegante desaparece al autointegrarse hasta quedar en una

guaripa que contiene el resto de ropa, lo que resulta atractivo para algunos

segmentos de la población en este campo de la moda. La creación de diseños de

fantasía capaces de alterar algunas propiedades están conectados a diferentes

tipos de sistemas electrónicos para este tipo de prendas ya están en el mercado

de los nanoproductos, donde se pueden comprar chaquetas con reproductores de

música, letreros de propaganda o con fibras camaleón, es decir, que las fibras se

esconden en el ambiente por camuflaje. También se pueden incorporar fibras

conductoras para crear vestidos electrónicos de negocios con sensores y chips

integrados para generar electricidad a través de la temperatura corporal, como

las fabricadas por la empresa alemana Infineon o simplemente en lugares de

mucho tráfico peatonal tener direccionales textiles como se observa en la FIGURA 9



Textiles Técnicos

La tendencia actual en los textiles son los llamados textiles técnicos que se

caracterizan por tener un alto rendimiento y una funcionalidad especial. El

mercado de estos es importante y en expansión debido a que un mayor número

de productos con un uso determinado son requeridos por diversas industrias. El

uso de textiles técnicos en la elaboración de ropa va más allá del confort. Estos

también se usan para atender la prevención de enfermedades, por ejemplo, el

olor del sudor y la suciedad pueden generar alergias o erupciones de la piel en

algunas personas causando estados depresivos. Así una ropa que huela bien y sea

fresca es apreciada por la mayoría de la gente. Ahora bien, para tener ropa con

estas características, es necesario usar fibras funcionalizadas que combatan a las

bacterias que provocan el mal olor.

Medicina

La reciente aparición de la nanotecnología en el mercado mundial ha generado

preocupación entre los científicos, investigadores, agencias reguladoras, los

consumidores y el público en general, respecto a su seguridad. Se espera que la

nanotecnología tendrá un impacto importante en la medicina y la atención de la

salud, por ejemplo, con ropa que proteja de la aguda y acumulativa exposición

acumulativa a la radiación solar ultravioleta (RUV) que es causa importante de

cáncer de piel. Otros efectos nocivos de la radiación ultravioleta en la piel son el

eritema o quemadura solar, fotoenvejecimiento y la disminución del sistema

inmunológico. El papel de la Industria Textil en el campo médico desde su primera

intervención por medio de las suturas hace más de 4000 años hasta su

participación actual en materiales de arterias artificiales e injertos de nanopiel.

Los nanotextiles por sus aplicaciones en la ciencia médica son un objeto de

estudio multidisciplinario de suma importancia.

En la seguridad

En tecnología de la ropa de protección, los avances están relacionados con la

flotación, la protección térmica, protección antigravedad, y la integración de la

ropa y equipo de protección, que son áreas específicas de conocimientos técnicos

para Mustang Survival Corporation.

Las camisas de nanotubos han superado a las telarañas, hasta hace poco más

resistentes que el acero y más elásticas que el poliamida. Pero el costo de 400

dólares el gramo, hace que tejer una camisa con nanotubos sea inviable

industrialmente, pero hay empresas como Nanoledge que ya cuentan con carretes

de nanotubos, lo que se considera “la fibra más resistente del mundo”, según el

director técnico Kai Schierholz.

Energía y textiles



Tejido del futuro: Baterías Textiles. Podemos escuchar a la gente energética

decir: "Estoy completamente cargada". ¿Qué tal si nuestro traje está también

cargado?. Esta es una maravilla, fruto de la los avances en textiles técnicos.

Investigadores de la Universidad de Stanford han usado la tinta de nanotubos de

carbono que se convierte en tejidos normales para baterías portátiles. Las

innovaciones de la electrónica de vestir han hecho las telas que puedan actuar

como baterías.

En el sector automotriz

La mayor utilización de los tejidos en los

vehículos FIGURA 10 modernos, en la

sustitución de piezas metálicas

convencionales, es cada vez más visto como

una forma de reducir el peso de los vehículos.

Nonwovens ya desempeñan un papel vital en

el confort interior, el refuerzo, aislamiento

acústico y la filtración avanzada, tal como se

ilustra con los innumerables productos para la

industria automotriz. Mitsubishi Mmotors

desarrolla un plástico verde, en colaboración

con el Instituto de Tecnología Industrial Aichi,

ha desarrollado un material para el interior de automóviles que utiliza una resina

de base vegetal (succinato de polibutileno PBS) combinada con nanofibras de

bambú que permiten incrementar su rigidez. Las piezas fabricadas con este

material serán utilizadas en el interior de un nuevo minicoche que será lanzado en

Japón, donde el principal componente del material es una resina compuesta

básicamente por ácido succínico y 1,4-butanediol. El ácido succínico es creado a

partir de la fermentación del azúcar extraído de la caña de azúcar o del maíz.

Otros productos de interés son las nanopieles para dispositivos electrónicos

flexibles investigados por el Rensselaer Polytechnic Institute donde han

desarrollado un nuevo proceso para fabricar "nanopieles" flexibles y conductoras,

Estos materiales combinan la resistencia y conductividad de los nanotubos de

carbono con la flexibilidad de los polímeros. En principio estas pieles pueden

doblarse o enrollarse, manteniendo su capacidad de conducir la electricidad.

Hay una carrera para la tecnoglobalización, con ropa autobronceadora,

camisetas capaces de detectar el dolor y de transmitir constantes vitales, ropa de

camuflaje, control de olor corporal, invisible a rayos IR, prendas climatizadas

capaces de amoldarse al estado de ánimo de la persona, ropa que nos de felicidad

basada en un concepto superior al confort tradicional es decir un confort VIP. etc.

En general esta vía abre una asombrosa capacidad de innovación y de

reconversión en un sector tradicional como la industria textil. Las NN tienen un

futuro enormemente prometedor para la industria textil. El desarrollo de las fibras

ultra finas, acabados funcionales y de textiles inteligentes basados en la NN tiene



infinitas posibilidades.En la actualidad la aplicación de la nanotecnología en la

industria textil se ha limitado a la etapa final del proceso de producción. En el

futuro se puede esperar ver más avances en la industria textil basados en

nanotecnología.

Como se mencionó, la Comisión Europea, a través del VI Programa Marco

de Investigación, ha adoptado una estrategia para aplicar la nanotecnología en

todo tipo de áreas. La europarlamentaria Concepción Ferrer, miembro del Forum

for Textiles, Clothing and Leather, recomendó en el congreso que Europa debe

reforzar las aplicaciones industriales de las nanotecnologías. Por ahora, Estados

Unidos supera a Europa en el número de patentes de nanomateriales relacionados

con el textil. Pero el potencial de la nanotecnología en este sector es elevado.

Cálculos del consultor sueco Roshan Shishoo revelan que en 2010 el 20% de los

11 millones de toneladas de tejidos técnicos que fabricará Europa utilizará

nanomateriales, un mercado que generará 12.000 millones de euros. La NN

relacionada con el sector textil tiene muchos otros campos de aplicación, la

optimización de membranas para laminados imper-respirables utilizados para

ropa de protección, la obtención de membranas antiestáticas para protección

frente al mal tiempo y a las descargas electrostáticas, etc

Crear, modificar y mejorar los textiles a escala molecular e incrementar su

durabilidad y prestaciones más allá de lo que ofrecen los textiles en la actualidad

es posible gracias a las NN. Para continuar con esta tendencia favorable y generar

valor agregado a los productos textiles, la industria textil debe contribuir más a la

investigación en nanotecnología y lo que es más importante, intensificar su

colaboración con otras disciplinas. Es necesario dar soluciones para competir

basadas en la innovación la investigación y la tecnología, permitiendo el cambio

de paradigma le dé un nuevo impulso inyectándole sangre llena de innovación,

dinamismo basada en mimetización y revivir a la decayente industria textil. Se

deja claro que los desarrollos textiles involucran NN para Tener Investigafion

Desarrollo e innovación I&D&i basada en nuevos materiales más avanzados sin

dejar los materiales tradicionales con modificaciones moleculares innovadoras y

criterios de sustentabilidad, como la nanolana.



Caso de estudio 1: Purificación de aguas residuales modelo de

colorantes textiles con nanofibras inorgánicas.

Se ha señalado a lo largo de esta comunicación la importancia de la

perspectiva holística con la que el sector textil de México se desarrolla, bajo la

consideración de un crecimiento económico, científico y tecnológico mundial, con

una dinámica difícil de alcanzar. Se deben tomar acciones inmediatas para

integrarse a los universos del conocimiento, donde la existencia de áreas de

vanguardia, nanotecnología y nanociencia al aplicarse a los diferentes campos: la

medicina, el sector militar, la energía, etc. (figura 1 ), brindan la oportunidad de

un desarrollo en Ciencia Tecnología e Innovación CTI, en el capitulo lll se mostró

la existencia a nivel mundial de un sector textil innovador, lo cual sirvió de

incentivo a la presente contribución, que pretende fortalecer dicho sector con el

desarrollo de dos casos de estudio descritos a continuación, donde se muestra el

diseño de Nanofibras para usos no textiles en base Titania, el primer caso es

asociado al cuidado ambiental con el tratamiento de residuos colorantes textiles y

el segundo caso es referente a la generación de energía limpia mediante NN

Figura 1. N N MULTIPLES APLICACIONES GENMERACION DE NANOFIBRAS CON UTLIDAD NO INDUMENTARIA

PROTOTIPOS DE LOS CASOS DE ESTUDIO 1 Y 2

CAPITULO V. CASOS DE ESTUDIO TECNOLOGÍAS DE PURIFICACIÓN

DE EFLUENTES TEXTILESRESIDUALES CON COLORANTES MODELO Y

DE DIFUSORES DE NANOFIBRAS EN BASE CARBON.

NANOFIBRAS

NO USO EN

PRENDAS



mediante la constitución de difusores en base carbón con posibilidades para PEM.

En la figura 1 también se muestra la relación de las nanofibras en la aplicación

industrial y la subdivisión a no indumentaria.

Caso de estudio 1: Los efluentes de la industria textil representan un

gran problema de impacto ambiental debido a los grandes volúmenes de agua

residual generados con un alto contenido de materia orgánica y una fuerte

coloración. A causa de la gran estabilidad de los colorantes (azo-compuestos), los

procesos convencionales para el tratamiento de aguas residuales tales como

adsorción, floculación y procesos de lodos activados no resultan ser eficientes

para la decoloración de los efluentes textileros, ya que no pueden remover

eficientemente los compuestos orgánicos o generan contaminantes secundarios

que pueden ser tóxicos para el ambiente, los cuales requieren de un tratamiento

adicional (Velegraki et al. 2006, Wawrzyniak y Morawski 2006, Pintar et al. 2001).

Una alternativa al tratamiento convencional de las aguas residuales es la

oxidación fotocatalítica, la cual ha despertado interés debido a que las

investigaciones han mostrado la degradación de contaminantes orgánicos a bajas

y medianas concentraciones, con una generación baja en contaminantes

secundarios. La fotocatálisis heterogénea consiste en la degradación del

contaminante a través de la utilización de materiales fototransformadores (Su et

al. 2008, Xing et al. 2008). Los procesos de oxidación avanzada, con materiales

que tienen propiedades fotoconductoras presentan un mayor impacto en la

degradación de azo-colorantes, oxidación de compuestos orgánicos volátiles

(COV’s) y degradación de compuestos orgánicos clorados, entre otras (Bouazza et

al. 2008, Ibhadon et al. 2008, Fabbri et al. 2006, Kang et al. 2008, Addamo et al.

2004). Mediante la producción de nanofibras fotodegradadoras en base titanio,

nanofibras de titanio NFT, se analizo el nivel de degradación de colorantes tipo

azo presentes en efluentes de la industria textil.

Estrategia sintética para preparar las nanofibras de titanio NFT.

Las nanofibras de titanio NFT, se prepararon por el método de sol-gel con

inducción de direccionador, se partió de una solución acuosa de Titanio 1 M, se

adicionaron mediante goteo lento en agua desionizada con choque térmico. La

solución fue homogenizada, acidificada y neutralizada, hasta alcanzar un pH entre

8 y 9, posteriormente se agrego el agente dopante. Se dejo añejar por un periodo

comprendido entre 12 y 84 hrs., después se filtró y lavo con agua desionizada,

hasta alcanzar un pH en el rango de 6.5-7.5. La nanofibra se obtuvo después de

un secado a 80 ºC a 120 ºC en un intervalo de 12 a 36 hrs., seguido de una

calcinación con un flujo de atmosfera oxidante entre 300 ºC y 650 ºC por 0.5 a 8

hrs. El tratamiento postsíntesis para la obtención de la fibras fue mediante la

extrusión con jeringa y la aplicación de voltaje entre 2 y 10 kV.

Determinación de las propiedades de NFT sintetizadas.

La fisisorción de nitrógeno para determinar el área específica de los

materiales se efectuó a la temperatura del nitrógeno líquido (-196 ºC) en un

equipo marca Quantachrome modelo Autosorb-1. Previó al análisis, las muestras

se desgasificaron durante 2 hrs. a 350 ºC a una presión de vacío de 0.1 mPa. Los

patrones de difracción de rayos X se obtuvieron en un Difractómetro D800-



Advance Bruker AXS el cual utilizó radiación Cu Kα (λ = 1.5406 Ǻ) y un

monocromador de grafito en el haz secundario; las intensidades de las líneas de

difracción se obtuvieron en el intervalo de 0-80º en la escala 2θ, con pasos de

0.02º y 2.4 s por punto. La espectroscopía de infrarrojo se realizó en un

espectrómetro de transformada de Fourier marca Perkin-Elmer modelo Spectrum

One con pastillas transparentes conteniendo la muestra a analizar y KBr como

aglutinante (90% en peso), utilizando un número de barridos de 16 y una

resolución de 4 cm-1. Los espectros de reflectancia difusa UV-visible se

obtuvieron mediante un espectrofotómetro Shimadzu UV-2401, utilizando BaSO4

como muestra de referencia y realizando el análisis de las muestras en el

intervalo de 200-800 nm.

La capacidad de las NFT de fototransformación se midió bajo una solución modelo

con diferentes concentraciones de un azocolorante naranja de metilo (figura 2),

se muestra la estructura y la apariencia física del colorante), elegido como

molécula modelo por ser unos de los constituyentes de los desechos de la

industria textil.

Figura 2 Estructura molecular del naranja de metilo y aspecto

físico del colorante naranja de metilo

Se partió de una concentración del naranja

de metilo cuya concentración inicial se estableció en un intervalo de 5 a 20 mg/L.

Se probó la incidencia en una lámpara de mercurio con una potencia de 50 y 150

W para la radiación UV y con colector para el caso solar. Con la inmersión entre

0.1 y 0.5 g de NFT en la solución de prueba en estático y dinámico con una razón

de alimentación de 0.5 y 1.5 L/min. Esto permitió tener la cinética de

transformación del colorante, se siguieron mediante un espectrofotómetro UV-

visible (Spectronic 21D, Milton Roy).

Resultados obtenidos:

Fisisorción de nitrógeno

Las propiedades texturales de las NFT sintetizadas se presentan en el

cuadro 1. Como puede observarse en este cuadro, el material denominado NFT-

MA reduce su área específica 3.5 veces y aumenta hasta 2.5 veces su diámetro

de poro promedio cuando se somete a un tratamiento térmico entre 450 ºC y 550

ºC durante 3 hrs., esto ocurre como resultado de la sinterización del material

durante el proceso de calcinación. Las áreas específicas de las NFT están

influenciadas por la cantidad de ácido utilizado durante la síntesis, presentado el

valor más alto de área específica el material denominado NFT-MC (140 m2/g), el

cual fue sintetizado con el menor volumen de ácido. En general, la fisisorción de

nitrógeno mostró áreas específicas comprendidas entre 80-300 m2/g, mismas que

superan el área específica del titanio comercial (51 m2/g). En la figura 3 se

muestra que las isotermas de adsorción-desorción obtenidas para los materiales



calcinados (materiales NFT-MB y NFT-MC) son del tipo IV, características de los

materiales mesoporosos. Su isoterma de desorción forma un amplio ciclo de

histéresis tipo II, en contraste, el hidróxido de titanio (material NFT-MA) presentó

una isoterma tipo I, característica de los materiales microporosos, con un fino rizo

de histéresis que implica una estrecha distribución de tamaño de poro (Leofanti et

al. 1998, Storck et al. 1998). Por otro lado, la distribución porosa muestra un

perfil muy homogéneo con máximos en la frontera de los materiales micro-

mesoporosos, la cual se desplaza hacia la región mesoporosa en función de la

temperatura de

calcinación (Figura

4).

CUADRO I.

Nomenclatura y

propiedades texturales de

los NFT (MA, MB y MC)

sintetizados

Figura 3.

Isotermas de

adsorción-

desorción de

nitrógeno

obtenidas con

los NFT

sintetizados

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

20

40

60

80

100

120

140

160

Vo

lum

en

ad

so

rbid

o,

(cm

3/g

)

Presión relativa, (P/Po)

MA

MB

MC



Figura 4. Distribución del

tamaño de poro en los NFT

(MA,MB y MC)sintetizados

Difracción de rayos

La figura 5 muestra los patrones de difracción de rayos X del titanio comercial

(Titanio Degussa) y los materiales NFT-MC y MB sintetizados. Los materiales

calcinados (materiales NFT-MC y MB) exhibieron líneas de difracción en 2θ = 25º,

37º, 48º, 54º, 55º, 62º, 71º y 75º, que corresponden a los planos cristalográficos

(101), (004), (200), (105), (211), (204), (116) y (311), que caracterizan la fase

anatasa (tetragonal) (Weerachawanasak et al. 2008). Los tamaños de cristal

obtenidos para estos materiales fueron de 15 y 10 nm, respectivamente,

clasificándose como sólidos nanocristalinos. El patrón de difracción de rayos X del

material NFT-MA lo muestra como un material completamente amorfo y con pobre

cristalinidad. A diferencia de los materiales sintetizados, el titanio comercial

presenta una mezcla de fases cristalinas, una minoritaria perteneciente a la fase

rutilo (2θ = 27º, 36º, 41º,

44º y 57º) y otra

mayoritaria perteneciente a

la fase anatasa

(tetragonal), observando un

tamaño de cristal de 21 nm

(Sohn y Shin 2008). Los

resultados sugieren que el

dopaje de la estructura del

titanio, estabiliza la fase

anatasa del mismo,

impidiendo la difusión en

estado sólido, la drástica

sinterización del material y

el crecimiento abrupto del

cristal.

Figura 5. Diagramas de

difracción de rayos X obtenidos con

Titanio(Degussa) y NFT(MA, MB y MC) sintetizados.

10 100 1000 10000

Diámetro de poro (A)

MA

MB

MC

Des

orci

ón d

V/d

log

(D) (

u.a.

)

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

= 21 nm

Inte

ns

ida

d (

u.a

.)

2 Theta (º)

A

R

R

A

R R

A

A A

R

AA A

Material MB

= 15 nm

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

TiO2 comercial

Inte

ns

ida

d (

u.a

.)

2 Theta (º)

Material MA

= 2 nm

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Inte

ns

ida

d (

u.a

.)

2 Theta (º)

A

AA

A AA

AA

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Inte

ns

ida

d (

u.a

.)

2 Theta (º)

Material MC

= 10 nm

A

A A

A

AA

A A



Espectroscopía infrarroja

Los espectros de infrarrojo de la figura 6, en los cuales se hace una comparación

entre los NFT(MA, MB y MC) sintetizados y el comercial, permiten especular sobre

la sustitución de átomos de oxígeno por átomos dopantes dentro de la estructura

de titanio y la posible formación de nuevos enlaces N-Ti-O y/o N-O-Ti. Las señales

que aparecen en los espectros de infrarrojo de los materiales sintetizados

alrededor de los 3400 cm-1 son atribuidas a estiramientos vibracionales de grupos

–OH, mientras que la señal localizada a 1630 cm-1 es asignada a vibraciones de

deformación de tipo tijera de los protones del agua adsorbida. En los espectros

también es posible observar que existen bandas situadas en el intervalo de 550-

450 cm-1, características de enlaces Ti-O-Ti (Yoon et al. 2006). Los picos que

aparecen en 1452, 1401, 1276 y 1116 cm-1 pueden ser atribuidos a átomos

enlazados en la estructura del titanio. Estos resultados claramente demuestran

que la hidrólisis del Ti mediante una solución de básicas, resulta no solo en la

quimisorción

del ión dopante

en la superficie

del titanio

observados a

3150 cm-1,

también a una

posible

nitración del

material.

Figura

6.Espectros

infrarrojo

obtenidos con el

óxido de titanio

Ti(Degussa) y

NFT(MA, MB y MC)

sintetizados

Reflectancia difusa UV-visible

La figura 7 muestra los espectros de reflectancia difusa UV-visible del

titanio comercial y los NF de titanio sintetizados. En esta figura es posible

observar que todos los materiales presentan una fuerte absorción de luz en

longitudes de onda alrededor de los 400 nm, la cual es atribuida a las transiciones

de los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción pertenecientes

al Ti. Sin embargo, con la incorporación de especies dopantes en la estructura del

titanio y la utilización de ácido durante la síntesis, hace que se presenten ligeras

5001000150020002500300035004000

12761452

450

550

3400

1116

1276

1452

14011630

3150

TiO2 comercial

MC

MB

Número de onda (cm-1)

MA

Tra

ns

mit

an

cia

(u

.a.)

3400



diferencias entre los materiales. Se puede observar una relación inversamente

proporcional entre la cantidad de ácido con respecto a la cantidad de agente

dopante, de tal forma, que cuando se utiliza mayor cantidad de ácido, menor

cantidad de especies de dopante quedan retenidas en la estructura del material

después del proceso de calcinación (Figura 6), reflejándose en una mayor

absorción de luz en el material NFMB. Las especies de nitrógeno retenidas en los

óxidos de titanio confieren a los mismos una ligera coloración amarillenta, la cual

se intensifica para el material MC causando una menor absorción de luz.

Probablemente ésta sea la razón por la cual el óxido de titanio comercial (polvo

blanco) presenta una longitud de onda mayor en comparación con las NF de

titanio sintetizadas. Acorde con los resultados de Wawrzyniak y Morawski (2006),

la disminución de la reflectancia es causada por el cambio de color obtenido en los

materiales, el cual depende de la temperatura de tratamiento térmico y cambia

de un ligero color amarillento a un amarillo intenso. Teniendo presente que la

tendencia observada en el cambio de color puede ser debido a la concentración de

átomos de dopante en las partículas de Ti-xDopante x.

Los valores de energía de banda prohibida de las NF de titanio sintetizadas, se

estimaron mediante la ecuación 1 (Xue et al. 2008): 2/)()( m

gEhAh (1)

Donde representa el coeficiente de absorción, h es la energía del fotón, A

es una constante y 1m para una transición directa entre la banda de valencia y

la banda de conducción. La energía de banda prohibida ( gE) se determinó

utilizando los espectros de reflectancia difusa UV-vis de la figura 7, mediante la

extrapolación de una línea recta a partir de la curva de absorción hacia el eje de

la abscisa. Cuando es igual a cero, entonces la ecuación 1 se reduce a la

expresión 2:

hchEg (2)

En donde la longitud de onda ( ) expresada en nanómetros correspondiente a

dicha extrapolación, se convierte a unidades de energía en electrón volts (eV). En

el cuadro II se puede apreciar un aumento en la energía de banda prohibida en

función de la disminución del tamaño de cristal. El titanio comercial que presenta

el tamaño de cristal más grande (21 nm), comienza a absorber cerca de los 407

nm, longitud de onda que corresponde a una energía de banda prohibida de 3.05

eV. Para el caso particular de las NF de titanio sintetizadas en los cuales el

tamaño del cristal disminuye, los materiales comienzan a absorber a longitudes

de onda más cortas (< 400 nm) y presentan valores de energía de banda

prohibida ligeramente más grandes. Se infiere que con la reducción del tamaño de

cristal, el ancho de banda del semiconductor se incrementa, atribuyéndose al

efecto del tamaño quántico de la partícula (Linsebliger et al. 1995).



Figura 7. Espectros de

reflectancia difusaUV-visible

obtenidos con el titanio

comercial (Ti Degussa) y los

NFT (MA,MB y MC) sintetizados

Las especies dopantes

retenidas en la estructura

de las NF de titanio

sintetizadas,

disminuyeron el tamaño

de cristal y provocaron

un cambio en la

coloración de los

materiales, reflejándose

en un incremento en el

ancho de banda del

semiconductor.

CUADRO II. TAMAÑO DE

CRISTAL, LONGITUD

DE ONDA Y ENERGÍA

DE BANDA

PROHIBIDA.

PARÁMETROS

DETERMINADOS

PARA DIFERENTES

NF TITANIO

Para analizar el

comportamiento

de los materiales

preparados

como fototransformadores se partió de una alícuota de la solución del naranja de

metilo elegido como molécula modelo para evaluar la foto-actividad de la NF de

titanio, la que se analizó en el espectrofotómetro UV-visible en el intervalo de

longitud de onda de 400-600 nm, con la finalidad de determinar la máxima

absorción del azo-colorante, tal como se muestra en la figura 8a. La máxima

absorción del azo-compuesto establecida a 460 nm se utilizó para realizar la curva

de calibración mostrada en la figura 8b, a partir de la cual se determinó el cambio

de concentración en la solución del naranja de metilo durante el proceso de

fototransformación. La figura 9 presenta la actividad titanio comercial y la de un

Material Temperatura

de

calcinación

(ºC)

Tamaño

de

cristal

(nm)

Longitud

de onda

(nm)

Energía

de

banda

(eV)

Ti Degussa --- 21 407 3.05

NFT-MA

[Ti(OH)4] 70

2 388 3.20

NFT-MB [Ti] >400 15 393 3.16

NFT- MC [Ti] >400 10 391 3.17

200 250 300 350 400 450 500 550 600

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

MB

MC

Ab

so

rb

an

cia

(u

.a.)

Longitud de onda (nm)

TiO2 comercial

MA



0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

C/C

o

Tiempo (min)

NFT (MA, MB y MC) sintetizado (material NFT-MC) evaluadas bajo las mismas

condiciones, en la figura 10 se muestra una foto de los productos obtenidos bajo

los dos esquemas de inducción. El perfil de actividad fototransformadora muestra

una degradación del azo-colorante de 100% con ambos materiales, sin embargo,

el Ti comercial logra degradar el azo-compuesto a 90 min de transformación,

volviéndose la degradación más lenta con el material sintetizado. Esta diferencia

en tiempos de reacción puede ser explicada en base a la capacidad de absorción,

longitudes de onda y energías de banda prohibida determinadas en ambos

materiales. En contraste, solo un pequeño decremento en la concentración de la

solución problema pudo observarse cuando ésta es irradiada con luz ultravioleta

en ausencia de acelerador de proceso. El proceso de fotólisis directa al cual es

atribuido éste decremento, contribuye con menos del 10% de la degradación total

del colorante después de 3 h de

reacción. El experimento realizado

en ausencia de luz ultravioleta

utilizando como catalizador al

titanio comercial no mostró

resultados significativos. Estos dos

últimos experimentos demostraron

que la degradación del naranja de

metilo se llevó a cabo en un

verdadero régimen que requiere la

participación de un agente

acelerador de la fotodegradación,

en nuestro caso son las NF de

Titania.

Figura 8. (a) Espectro UV-visible y (b)

curva de calibración del naranja de metilo.

Figura 9. Perfil de actividad fototransformadora

desarrollado durante la degradación del

naranja de metilo con el catalizador () Ti

comercial (Ti), () Ti sintetizado

(material NF-MC), sin inductor de

aceleración (), Ti comercial (Ti Degussa)

sin iluminación (). Condiciones de

operación: 0.5 g/L de Ti, Luz UV (254

nm), 2 volumen del azo-colorante.

Por otro lado, los resultados experimentales indican la existencia de dos

regímenes cinéticos durante la fotodegradación del naranja de metilo,

dependientes del catalizador usado. Para el caso particular del óxido de titanio

400 425 450 475 500 525 550 575 600

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Ab

so

rb

an

cia

(u

.a.)

Longitud de onda (nm)

0 5 10 15 20 25 30

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

(b)

Ab

so

rb

an

cia

(u

.a.)

Concentración (mg/L)

y = 0.0665x + 0.0251

R2 = 0.999

(a)



comercial (Ti Degussa ), la cinética de reacción se ajusta a un orden igual a 0.5 y

es descrita por la ecuación 3:

Ckdt

dCr apar (3)

Al integrarse la ecuación 3 con respecto a las condiciones límite: oCC a

0t y CC a tt , se obtiene la ecuación 4:

2

tkCC

apar

o (4)

Donde oC es la concentración inicial del azo-colorante, C la concentración a

tiempo t y apark representa

la constante de

velocidad de reacción

aparente. Graficando

CCo con

respecto al tiempo de

reacción se obtiene la

figura 11, en la cual se

puede observar que los

datos experimentales se

ajustan a una línea

recta, corroborando el

modelo cinético

propuesto. Vulliet et al.

(2002) sugieren para

este orden cinético, una

reacción con estados

disociados del

reactante, adsorbidos

sobre la superficie del catalizador. El la figura 10

se tiene el sistema experimental.

Figura 11. Ajuste de datos experimentales a una cinética

de orden 0.5 desarrolla por el fotomaterial Ti comercial

durante la degradación del naranja de metilo. Condiciones de

operación: 0.5 g/L de Ti, Luz UV (254 nm), volumen del azo-

colorante = 2 L y agitación constante

La ecuación 5 describe una cinética de orden cero

la cual fue sugerida para la reacción catalizada 0 15 30 45 60 75

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

(C

o

C

)

Tiempo (min)



por el óxido de titanio sintetizado (material NF MC).

aparkdt

dCr (5)

La integración de la ecuación anterior, utilizando las condiciones límite

establecidas para la ecuación 3, da como resultado la expresión mostrada por la

ecuación 6:

tkCC aparo (6)

Graficando la diferencia de concentraciones como una función del tiempo de

reacción, se puede observar una linealidad obtenida con los datos cinéticos

experimentales figura 12. El perfil de actividad catalítica mostrado en la figura 9

para el óxido de titanio sintetizado, se apega a lo mencionado por Levenspiel

(2006), en relación a que las reacciones son de orden cero solamente en ciertos

intervalos de concentración (concentraciones altas). Si la concentración disminuye

lo suficiente, suele encontrarse que la velocidad de reacción depende de la

concentración, en cuyo caso el orden de

reacción es superior a cero (Kumar et al. 2008,

Herrmann 1999).

Figura 12. Ajuste de datos experimentales a una

cinética de orden cero desarrolla por el material de Ti

sintetizado (material NFMC) durante la degradación del

naranja de metilo. Condiciones de operación: 0.5 g/L de Ti,

Luz UV (254 nm), volumen del azo-colorante = 2 L y

agitación constante.

En el cuadro III se presentan los valores de las

constantes de velocidad y los coeficientes de

correlación para cada perfil de concentración graficados en la figura 10 y figura

12, respectivamente. Como se puede apreciar, la constante de velocidad de

reacción del óxido de titanio comercial es más grande que la del NFT sintetizado,

corroborándose éste hecho con el perfil de actividad catalítica mostrado en la

figura 9 y con la diferencia en tiempos de degradación total.

CUADRO III.

parámetros

cinéticos obtenidos

en la degradación

del naranja de

metilo

Se puede decir

que se logro

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0

22.5

(Co

C)

Tiempo (min)



obtener un NFT de titanio mesoporoso, nanocristalino, permitiéndose establecer

en los materiales sintetizados la fase anatasa, impidiéndose la difusión en estado

sólido, obteniéndose materiales con áreas específicas superiores a las de los

productos comerciales, los niveles de degradaciones que se obtuvieron son del

100% del azo-colorante naranja de metilo, con tiempos de abatimiento de 90

min.

El segundo caso de estudio, muestra otra aplicación de los nanotextiles

en el cuidado del ambiente, con análisis de nanofibras en base carbón

como difusores para PEM conformándose como un componente de estas

tecnologías de producción de energía limpia.

En México más del 75% de los kWh generados públicos y privados,

provienen de combustibles fósiles, pero con los cambios del modelo energético

pasan de estar basados en hidrocarburos, a ceder un lugar a un modelo, de más

amplio espectro donde las energías renovables adquieren un papel

preponderante, considerando este modelo energético y los análisis de prospectiva

energética llevan al 2025 a la aplicación masiva de tecnologías basadas en

renovables, como se muestra en

el cuadro l para llegar a estas

tecnologías limpias se requerirán

de textiles nanométricos tanto

para la producción de

combustibles, el almacenamiento

energético o para la producción

misma de energía limpia.

Cuadro l Perspectiva de la evolución de

los combustibles en aplicaciones móviles.

La perspectiva en cuanto a la evolución de los combustibles está asociada a los

cambios de paradigma en cuanto al procesamiento de combustibles es parte

integradora de estas tecnologías con alta eficiencia, bajo costo y alta

sustentabilidad. Sumarse al desarrollo de este tipo de tecnología con la

producción de nanotextiles basados en nanofibras de carbón como posibles

componentes para las MEA de las PEM, son motivo de inspiración para el estudio

de estos materiales.

Evolución del procesamiento de combustibles al 2100

Los nanotextiles basados en carbón como telas difusoras al ser integradas

en monoceldas o stack, han hecho que las nanofibras de carbón adquieran gran

importancia, por ello se han desarrollado estrategias de síntesis para las

nanofibras carbónáceas naturales NFCN y sintéticas NFCS así como la

caracterización. Los nanomateriales fibrosos en base carbón, se han obtenido por



medio de tres métodos de síntesis; Los métodos sintéticos basados en la pirolisis

activa bajo diferentes condiciones, tiempo de residencia, temperaturas y

atmosferas. Un segundo método de obtención se basa en el proceso sol-gel y por

último mediante electrospinning, en todos los casos con tratamientos de

postsíntesis. En cuanto a las materias primas son de tipos diversos desde las

naturales hasta las sintéticas del tipo lignocelulósicas, serrãgo-ĩnis, PAN, PEO,

rayón etc.

Considerando la materia prima de la que se parte, se tienen dos tipos de

nanofibras carbonáceas naturales y sintéticas. Para la preparación de las

nanofibras carbonaceos naturales NFCN se partió de dos tipos de materiales

residuales lignocelullosicas y serrãgo-ĩnis. En el caso de las nanofibras

carbonaceas sintéticas NFCS el carbono poroso se preparó a partir de una matriz

híbrida microporosa-mesoporosa, MZM que es una estructura basada en silicio la

cual se utilizó como plantilla, generando la estructura híbrida MZM (ZSM-5/MCM-

41), este material partió de la síntesis de un mesoporoso de tipo MCM-41 de

acuerdo a G. Clet, J.A. Peters, H. van Bekkum (2000, y Lui, T.J. Pinnavala, Chem.

(2002) y una la zeolita pentacil preparada de acuerdo a la patente USA Patent

3,702,886, (1972). La plantilla micro-mesoporosa MZM se desaluminizó y junto

con el resorcinol sirvieron de precursores de carbono. Ambos tipos de nanofibras

de carbón las NFCN y NFCS se sometieron a un tratamiento de post-síntesis con

soluciones dopantes.

La determinación de las propiedades de las

NFCN y NFCS preparadas, se hizo desde el punto

de vista estructural con DRX, las propiedades

texturales con fisisoción de nitrógeno, el

comportamiento de estabilidad térmica con un

ATG. y el análisis morfológico de la NFC se tiene

en la Figura 3. Donde se muestra que la NFC está

constituida por filamentos nanométricos

hexagonales con un buen nivel de ordenamiento constituido por poros de forma

hexagonal.

Los tratamientos postsintéticos se

han asociado básicamente a un

incremento en la microposidad lo

que puede deberse al efecto de

oxidación en los grupos asociados

a la superficie carbonosa, por ello

se modifica el carácter hidrofilico-

lipofilico de la superficie y el tipo

de poro. Los procesos de post-

síntesis favorecen la cantidad de

microporos, mejorando las



propiedades texturales tanto para las NFCN como para las NFCS. Es necesario

continuar con el desarrollo de procesos de fabricación de nanofibras de carbón

con propiedades texturales controlables y adecuadas a los requerimientos,

partiendo especialmente de residuales, como es el caso expuesto para las NFCN

permitiendo darles un valor añadido. Considerando que hay varios puntos por

mejorar tales como evitar el deterioro de la resistencia mecánica y la flexibilidad

del material, permitiendo así la miniaturización y/o invisibilidad de los dispositivos

o sensores. Para el caso específico de nuestro caso de estudio hay propiedades

adicionales que requieren mejoras como la conductividad electrónica, el nivel de

hidrofobicidad, la estabilidad química y por supuesto el control de la producción

de poros de tamaño nanométrico que produzcan superficies específicas con

relación a la masa adecuadas para favorecer el trabajo de estas NFC difusoras

facilitando que los gases lleguen de manera uniforme a todas las partículas del

catalizador en el sistema MEA.

La caracterización de las propiedades

estructurales, texturales, de estabilidad

térmica, morfología permiten señalar a

priori a estos materiales como

prometedores para la generación de

sistemas tejidos figura 4 y no tejidos en

base carbón para su utilidad como

precursores para la producción de

difusores componentes aplicables a

sistemas PEM, los cuales se ejemplifican

en figura 5.

Conclusiones

Los materiales textiles a partir de la ingeniería de materiales tienen mucho

que aportar para mejorar la calidad de vida. El uso de la NN es un mundo es

prometedor debe medirse el riesgo

y reglamentar su uso.

La innovación en productos textiles

abre un extraordinario campo para

la competitividad sectorial,

integrando equipos

multidisciplinarios de I & D e I con

físicos, modeladores moleculares,

matemáticos, diseñadores,

ingenieros textiles, ingenieros



mecánicos, en general profesionales de distintas disciplinas.

A lo largo de esta discusión se plasmó que los desarrollos se deben basar en

nuevos materiales avanzados con un compromiso de daño mínimo al ambiente y

que la integración holística permita solucionar problemas locales extrapolables a

nivel global.

Bibliografia

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http://www.siicyt.gob.mx/siicyt/docs/contenido/PECYT.pdf



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CURRICULUM

Jefe de proyectos en I&D, 11 años, Gerente de Producción dos años, Jefe de

control de calidad un año, actualmente participo como profesor investigador en la

Sección de Estudios de Posgrado de la Escuela Superior de Ingeniería Textil ESIT

del Instituto Politécnico Nacional, jefe de proyecto de Investigación nacionales e

internacionales en Ciencia y tecnología en los temas de nuevos materiales para

aplicaciones textiles y no textiles, estudio de funcionalización de nano y

microfibras. Lo más relevante de las actividades de Investigación Tecnológica

científica y en la académica se puede resumir con los siguientes puntos: 6

patentes en México y una internacional, alrededor de 250 comunicaciones a nivel

tanto nacional como internacional, 20 tesis de licenciatura, 2 de maestría, 4 de

doctorado, 26 publicaciones en revistas indexadas. En la académica: Se han

impartido aproximadamente 30 cursos a nivel de licenciatura y 30 posgrado con

aproximadamente 30 conferencias nacionales en internacionales. Miembro del

sistema nacional de investigadores. Formación académica Doctorado en el

Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC-Universidad Autónoma de

Madrid UAM , Diplomados en Investigación científica Tecnológica en UVM México

ITESM, Universidad Iberoamericana, etc. Estancias de investigación en la Div. de

Estudios de Postgrado Dpto. de Química Analítica Universidad Nacional Autónoma

de México, Facultad de Química del Instituto Tecnológico de Monterrey,

Monterrey, Dpto. de Química Orgánica del Centro de Investigación y Estudios

Avanzados del IPN, Subdirección de Investigación Básica de Procesos Instituto

Mexicano del Petróleo-México, en diversos centros nacionales e internacionales.

En referencia a premios entres más relevantes la Mención Honorífica a la brillante

trayectoria académica, Cum Laude Sobresaliente etc. Se han recibido más de 60

cursos de formación académica.datos::móvil: 044-55 37 23 18 03, 02 y 044 55

23747569 radio62*212549*6 : e-mail [email protected]; [email protected]

AGRADECIMIENTOS:

A todos los seres que amo porque me permiten estar cerca de su corazón.

Antonio Carmona G. . Lucy Serrano. C. Anguis, R. Radillo, J. M.

Hernández, Cueto, G. Noriega y para no omitir a ninguno no sigo

nombrando simplemente gracias a todos los seres maravillosos.

mailto:[email protected]

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