Cosa sono i nanomateriali?

I nanomateriali possono essere definiti come materiali che possiedono, come minimo, una dimensione esterna che misura 1-100 nm.La definizione data dalla Commissione Europea afferma che la dimensione delle particelle di almeno la metà delle particelle nella distribuzione dimensionale numerica deve misurare 100 nm o inferiore.

I nanomateriali possono essere presenti in natura, essere creati come sottoprodotti di reazioni di combustione o essere prodotti appositamente attraverso l’ingegneria per svolgere una funzione specializzata.Questi materiali possono avere proprietà fisiche e chimiche diverse rispetto alle loro controparti in forma sfusa.

Quali sono gli usi dei nanomateriali?
Grazie alla capacità di generare materiali in un modo particolare per svolgere un ruolo specifico, l’uso dei nanomateriali si estende a vari settori, dalla sanità e dai cosmetici alla conservazione ambientale e alla purificazione dell’aria.

Il settore sanitario, ad esempio, utilizza i nanomateriali in vari modi, uno dei quali è la somministrazione di farmaci.Un esempio di questo processo è lo sviluppo di nanoparticelle per facilitare il trasporto di farmaci chemioterapici direttamente alle escrescenze cancerose, nonché per fornire farmaci alle aree delle arterie danneggiate per combattere le malattie cardiovascolari.Sono in fase di sviluppo anche nanotubi di carbonio da utilizzare in processi quali l'aggiunta di anticorpi ai nanotubi per creare sensori batterici.

Nel settore aerospaziale, i nanotubi di carbonio possono essere utilizzati nel morphing delle ali degli aerei.I nanotubi vengono utilizzati in forma composita per piegarsi in risposta all'applicazione di una tensione elettrica.

Altrove, anche i processi di preservazione ambientale fanno uso di nanomateriali, in questo caso nanofili.Sono in fase di sviluppo applicazioni per utilizzare i nanofili – nanofili di ossido di zinco – in celle solari flessibili e per svolgere un ruolo nel trattamento dell'acqua inquinata.

Esempi di nanomateriali e industrie in cui vengono utilizzati
L’uso dei nanomateriali è prevalente in un’ampia gamma di industrie e prodotti di consumo.

Nell’industria dei cosmetici, le nanoparticelle minerali – come l’ossido di titanio – vengono utilizzate nelle creme solari, a causa della scarsa stabilità che la protezione UV chimica convenzionale offre a lungo termine.Proprio come farebbe il materiale sfuso, le nanoparticelle di ossido di titanio sono in grado di fornire una migliore protezione UV e allo stesso tempo hanno il vantaggio aggiuntivo di rimuovere lo sbiancamento esteticamente sgradevole associato alla protezione solare nella loro nanoforma.

L'industria sportiva produce mazze da baseball realizzate con nanotubi di carbonio, che le rendono più leggere e ne migliorano le prestazioni.Un ulteriore utilizzo dei nanomateriali in questo settore può essere identificato nell'uso della nanotecnologia antimicrobica in articoli come asciugamani e tappetini utilizzati dagli sportivi, al fine di prevenire malattie causate da batteri.

I nanomateriali sono stati sviluppati anche per uso militare.Un esempio è l'uso di nanoparticelle di pigmenti mobili utilizzate per produrre una migliore forma di mimetizzazione, attraverso l'iniezione di particelle nel materiale delle uniformi dei soldati.Inoltre, i militari hanno sviluppato sistemi di sensori che utilizzano nanomateriali, come il biossido di titanio, in grado di rilevare agenti biologici.

L'utilizzo del nano-biossido di titanio si estende anche all'utilizzo nei rivestimenti per formare superfici autopulenti, come quelle delle sedie da giardino in plastica.Sul rivestimento si crea una pellicola d'acqua sigillata e l'eventuale sporco si scioglie nella pellicola, dopodiché la doccia successiva rimuoverà lo sporco e pulirà sostanzialmente le sedie.

Vantaggi dei nanomateriali
Le proprietà dei nanomateriali, in particolare le loro dimensioni, offrono diversi vantaggi rispetto alla forma sfusa dei materiali, e la loro versatilità in termini di capacità di adattarli a requisiti specifici ne accentua l'utilità.Un ulteriore vantaggio è la loro elevata porosità, che aumenta ancora una volta la domanda per il loro utilizzo in numerosi settori.

Nel settore energetico, l’uso dei nanomateriali è vantaggioso in quanto possono rendere i metodi esistenti di generazione di energia – come i pannelli solari – più efficienti ed economici, oltre ad aprire nuovi modi in cui sfruttare e immagazzinare l’energia .

I nanomateriali sono destinati a introdurre una serie di vantaggi anche nel settore dell'elettronica e dell'informatica.Il loro utilizzo consentirà di aumentare la precisione nella costruzione dei circuiti elettronici a livello atomico, favorendo lo sviluppo di numerosi prodotti elettronici.

L'elevatissimo rapporto superficie-volume dei nanomateriali è particolarmente utile nel loro utilizzo in campo medico, che consente il legame di cellule e principi attivi.Ciò si traduce nell’ovvio vantaggio di un aumento della probabilità di combattere con successo diverse malattie.