Poroso carbonato de calcio Las micropartículas de (CaCO₃) han ganado una atención significativa debido a sus amplias aplicaciones en áreas como el análisis cromatográfico, la carga de macromoléculas biológicas, la liberación farmacéutica, los minerales biomiméticos y la construcción de superficies superhidrofóbicas.
Técnicas de preparación para Carbonato de calcio poroso
Los métodos de plantilla se han convertido en el enfoque principal para la preparación de carbonato de calcio poroso. Estos métodos utilizan surfactantes, polímeros y componentes vegetales naturales como plantillas. Con el tiempo, se han desarrollado la coprecipitación, los métodos de emulsión por membrana y los métodos con solventes/hidrotermales, ampliando significativamente la gama de técnicas de preparación. Entre estos, el método de plantilla es el más utilizado y el tecnológicamente más desarrollado.
El principio básico consiste en recubrir el agente plantilla seleccionado con carbonato de calcio, formando una estructura de núcleo-capa. Posteriormente, la plantilla se elimina mediante disolución en disolvente, calcinación a alta temperatura o reacciones químicas, dejando partículas huecas. Los métodos con plantillas se dividen en plantillas blandas y duras, siendo las blandas las más utilizadas en la preparación de carbonato de calcio poroso. Los métodos con plantillas blandas suelen utilizar moléculas pequeñas, como surfactantes, así como compuestos orgánicos o polímeros de gran tamaño.
El CaCO₃ poroso producido mediante métodos de plantillas blandas suele tener formas cúbicas o esféricas. La mayoría de estas partículas presentan estructuras de agujero de gusano, y sus superficies pueden estar recubiertas con agentes de plantilla residuales o sus productos de descomposición.
Control de la porosidad y la morfología del carbonato de calcio
La investigación sobre la preparación de partículas porosas de CaCO₃ se centra en el control de la morfología y los mecanismos de nucleación. Este control se logra principalmente mediante surfactantes, y el proceso de producción tiene un impacto significativo. Se utiliza una amplia variedad de surfactantes, incluyendo moléculas pequeñas como el ácido L-aspártico aniónico y aditivos poliméricos como el poliestireno sulfonato (PSS) aniónico, el polietilenglicol (PVA) no iónico, la poliacrilamida (PAM), el óxido de polietileno (PEO) y los copolímeros de bloque anfifílicos (DHBC). Además, en algunos casos se utilizan sistemas surfactantes complejos como el dodecilsulfato de sodio (SDS) y el copolímero tribloque PEO-PPO-PEO.
Aplicaciones del CaCO₃ poroso
Las aplicaciones de los porosos carbonato de calcio Dependen principalmente de su estructura y forma cristalina. Por ello, la investigación sobre sus métodos y mecanismos de preparación se ha convertido en un tema candente en su desarrollo.
Transportadores farmacéuticos
El carbonato de calcio poroso puede utilizarse como material portador de fármacos. Posee una alta capacidad de carga farmacéutica y un buen rendimiento de liberación. En particular, al envolver el CaCO₃ poroso con un material de recubrimiento reactivo, se previene la liberación repentina del fármaco y se mejora la capacidad de respuesta del sistema, logrando una liberación controlada con múltiples respuestas.
Materiales de la batería
Al cargar iones de litio en CaCO₃, el carbonato de calcio poroso puede liberar iones de litio en el electrolito a medida que se consumen los iones de litio activos. Esto mejora la eficiencia inicial y la vida útil de las baterías de litio. Además, el nanocarbonato de calcio puede adsorber subproductos como el HF en el electrolito, reduciendo la acidez y prolongando la vida útil de la batería. Este proceso de carga de litio es simple, rentable y escalable para un uso generalizado.
Materiales plásticos
El carbonato de calcio poroso tiene múltiples aplicaciones en plásticos. Sirve como relleno para mejorar las propiedades mecánicas y ópticas de los materiales, y como agente nucleante para mejorar la procesabilidad.
Materiales adsorbentes
La alta superficie específica y porosidad del carbonato de calcio poroso lo convierten en un excelente adsorbente. Por ejemplo, los aerogeles compuestos a base de celulosa, combinados con CaCO₃ poroso y alginato de sodio, son eficaces para la adsorción de formaldehído. Los aerogeles preparados presentan numerosos mesoporos y macroporos, alcanzando una alta capacidad de adsorción de formaldehído de 1105 mg/g.
Materiales adhesivos
El carbonato de calcio poroso modificado con agentes de acoplamiento de fenilsilano permite la carga de agentes de curado en cantidades de 18 a 30 partes. Esta alta carga de agente de curado proporciona una fuerte adhesión y resistencia a los disolventes, especialmente adecuada para unir películas de poliimida y mallas metálicas en la preparación de planchas de serigrafía.
Materiales decorativos a base de papel
El carbonato de calcio poroso cargado con dióxido de titanio se ha utilizado con éxito para preparar materiales decorativos a base de papel con excelente resistencia a los rayos UV.
Biosensores
Los biosensores ofrecen análisis rápidos de trazas a nivel molecular. Se utilizan ampliamente en diagnóstico clínico, control industrial, análisis de alimentos y productos farmacéuticos, protección ambiental e investigación biotecnológica.
Aditivos para pavimentos asfálticos
Los aditivos para materiales de pavimento asfáltico, incluido el asfalto autorreparador, se elaboran mediante la combinación de microcápsulas modificadas con nanocables de plata, rejuvenecedores de asfalto y carbonato de calcio poroso. Estos aditivos liberan lentamente los rejuvenecedores para reponer los componentes aromáticos perdidos en el asfalto, retrasando así el envejecimiento y el agrietamiento. Esta combinación mejora significativamente la durabilidad y la capacidad de autorreparación de las carreteras asfálticas.
Biocerámicas
El carbonato de calcio se utiliza ampliamente en biología y medicina debido a su excelente osteoconductividad, biocompatibilidad y degradabilidad. El carbonato de calcio poroso, con buena porosidad, tamaño de poro y conectividad, ofrece una biocompatibilidad superior a la de los materiales convencionales, lo que favorece la regeneración y reparación ósea. En aplicaciones clínicas, se utiliza para la reparación de defectos óseos en ortopedia y cirugía oral y maxilofacial con excelentes resultados.
Conclusión
El carbonato de calcio poroso sigue atrayendo gran atención debido a sus diversas aplicaciones en campos como la administración farmacéutica, los materiales para baterías y la cerámica biocompatible. A medida que mejoran las técnicas de preparación, aumenta su versatilidad en aplicaciones industriales y ambientales. Gracias a su excelente porosidad, área superficial y propiedades funcionales, el CaCO₃ poroso está llamado a desempeñar un papel fundamental en el avance tecnológico en múltiples sectores.