Poroso carbonato de cálcio As micropartículas (CaCO₃) ganharam atenção significativa devido às suas amplas aplicações em áreas como análise cromatográfica, carregamento de macromoléculas biológicas, liberação farmacêutica, minerais biomiméticos e construção de superfícies super-hidrofóbicas.
Técnicas de preparação para Carbonato de cálcio poroso
Métodos de molde tornaram-se a abordagem predominante para a preparação de carbonato de cálcio poroso. Esses métodos utilizam surfactantes, polímeros e componentes naturais de plantas como moldes. Com o tempo, métodos de coprecipitação, métodos de membrana em emulsão e métodos de solvente/hidrotermia foram desenvolvidos, expandindo significativamente a gama de técnicas de preparação. Dentre eles, o método de molde é o mais comumente utilizado e tecnologicamente maduro.
O princípio básico envolve o revestimento do agente molde selecionado com carbonato de cálcio, formando uma estrutura núcleo-casca. O molde é então removido por dissolução em solvente, calcinação em alta temperatura ou reações químicas, deixando partículas ocas. Os métodos de molde podem ser divididos em moldes macios e duros, sendo os moldes macios mais comumente utilizados na preparação de carbonato de cálcio poroso. Os métodos de molde macio frequentemente utilizam moléculas pequenas, como surfactantes, bem como compostos orgânicos ou polímeros de grande porte como moldes.
O CaCO₃ poroso produzido por métodos de molde macio normalmente apresenta formas cúbicas ou esféricas. A maioria dessas partículas possui estruturas de buraco de minhoca, e as superfícies podem estar revestidas com agentes de molde residuais ou seus produtos de decomposição.
Controle de Porosidade e Morfologia do Carbonato de Cálcio
O foco da pesquisa sobre a preparação de partículas porosas de CaCO₃ está no controle da morfologia e nos mecanismos de nucleação. O controle da morfologia é obtido principalmente por meio de surfactantes, e o processo de produção tem um impacto significativo. Uma ampla variedade de surfactantes é utilizada, incluindo pequenas moléculas, como o ácido L-aspártico aniônico, e aditivos poliméricos, como poliestireno sulfonato aniônico (PSS), polietilenoglicol não iônico (PVA), poliacrilamida (PAM), óxido de polietileno (PEO) e copolímeros em bloco anfifílicos (DHBCs). Além disso, sistemas surfactantes complexos, como dodecil sulfato de sódio (SDS) e copolímero tribloco PEO-PPO-PEO, são utilizados em alguns casos.
Aplicações do CaCO₃ Poroso
As aplicações de materiais porosos carbonato de cálcio dependem principalmente de sua estrutura e forma cristalina. Como resultado, a pesquisa sobre seus métodos e mecanismos de preparação tornou-se um tópico importante em seu desenvolvimento.
Transportadores Farmacêuticos
O carbonato de cálcio poroso pode ser usado como material carreador farmacêutico. Possui alta capacidade de carga farmacêutica e bom desempenho de liberação farmacêutica. Em particular, quando um material de revestimento responsivo é envolvido ao redor do CaCO₃ poroso, ele pode prevenir a liberação repentina de fármacos e aumentar a responsividade do sistema, alcançando uma liberação controlada com múltiplas respostas.
Materiais da bateria
Ao carregar íons de lítio no CaCO₃, o carbonato de cálcio poroso pode liberar íons de lítio no eletrólito à medida que os íons de lítio ativos são consumidos. Isso melhora a eficiência inicial e a vida útil das baterias de lítio. Além disso, o nanocarbonato de cálcio pode adsorver subprodutos como HF no eletrólito, reduzindo a acidez e prolongando a vida útil da bateria. Esse processo de carregamento de lítio é simples, econômico e escalável para uso generalizado.
Materiais Plásticos
O carbonato de cálcio poroso tem múltiplas aplicações em plásticos. Ele serve como enchimento para melhorar as propriedades mecânicas e ópticas dos materiais e como agente nucleante para aumentar a processabilidade.
Materiais Adsorventes
A alta área superficial específica e a porosidade do carbonato de cálcio poroso o tornam um excelente adsorvente. Por exemplo, aerogéis compostos à base de celulose, combinados com CaCO₃ poroso e alginato de sódio, são eficazes para a adsorção de formaldeído. Os aerogéis preparados apresentam numerosos mesoporos e macroporos, alcançando uma alta capacidade de adsorção de formaldeído de 1105 mg/g.
Materiais adesivos
Carbonato de cálcio poroso modificado com agentes de acoplamento de fenilsilano pode ser adicionado em quantidades de 18 a 30 partes de agentes de cura. Essa alta carga de agente de cura proporciona forte adesão e resistência a solventes, sendo especialmente adequada para a colagem de filmes de poliimida e malhas metálicas na preparação de chapas de serigrafia.
Materiais decorativos à base de papel
Carbonato de cálcio poroso carregado com dióxido de titânio tem sido usado com sucesso para preparar materiais decorativos à base de papel com excelente resistência a UV.
Biossensores
Biossensores oferecem análises rápidas e em nível molecular, com traços de moléculas. São amplamente utilizados em diagnósticos clínicos, controle industrial, análises de alimentos e produtos farmacêuticos, proteção ambiental e pesquisa em biotecnologia.
Aditivos para pavimentação asfáltica
Aditivos para materiais de pavimentação asfáltica, incluindo asfalto autorreparador, são produzidos pela mistura de microcápsulas modificadas com nanofios de prata, rejuvenescedores de asfalto e carbonato de cálcio poroso. Esses aditivos liberam lentamente rejuvenescedores para repor os componentes aromáticos perdidos no asfalto, retardando o envelhecimento e o surgimento de rachaduras. Essa combinação melhora significativamente a durabilidade e a capacidade de autorreparação das estradas asfálticas.
Biocerâmica
O carbonato de cálcio é amplamente utilizado em biologia e medicina devido à sua excelente osteocondutividade, biocompatibilidade e degradabilidade. O carbonato de cálcio poroso, com boa porosidade, tamanho de poro e conectividade, oferece melhor biocompatibilidade do que os materiais convencionais, auxiliando na regeneração e no reparo ósseo. Em aplicações clínicas, é utilizado para reparo de defeitos ósseos em ortopedia e cirurgia oral e maxilofacial, com excelentes resultados.
Conclusão
O carbonato de cálcio poroso continua a atrair grande atenção devido às suas diversas aplicações em áreas como administração farmacêutica, materiais para baterias e cerâmicas biocompatíveis. À medida que as técnicas de preparação melhoram, a versatilidade do material em aplicações industriais e ambientais se expande. Com sua excelente porosidade, área superficial e propriedades funcionais, o CaCO₃ poroso está pronto para desempenhar um papel fundamental no avanço da tecnologia em diversos setores.