El nanocompuesto es un material sólido multifásico donde una de las fases tiene una, dos o tres dimensiones de menos de 100 nanómetros (nm) o estructuras que tienen distancias de repetición a nanoescala entre las diferentes fases que componen el material.
La idea detrás de Nanocomposite es utilizar bloques de construcción con dimensiones en el rango de nanómetros para diseñar y crear nuevos materiales con una flexibilidad sin precedentes y una mejora en sus propiedades físicas.
En el sentido más amplio, esta definición puede incluir medios porosos , coloides , geles y copolímeros , pero generalmente se entiende la combinación sólida de una matriz a granel y fases nanodimensionales que difieren en propiedades debido a diferencias en la estructura y la química. Las propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, ópticas, electroquímicas y catalíticas del nanocompuesto diferirán notablemente de las de los materiales componentes. Se han propuesto límites de tamaño para estos efectos: [1]
- <5 nm para actividad catalítica
- <20 nm para suavizar un material magnético duro
- <50 nm para cambios en el índice de refracción
- <100 nm para lograr superparamagnetismo , fortalecimiento mecánico o restricción del movimiento de dislocación de la matriz
Los nanocompuestos se encuentran en la naturaleza, por ejemplo, en la estructura de la concha y el hueso del abulón . El uso de materiales ricos en nanopartículas es anterior a la comprensión de la naturaleza física y química de estos materiales. Jose-Yacaman et al. [2] investigó el origen de la profundidad de color y la resistencia a los ácidos y la biocorrosión de la pintura azul maya , atribuyéndola a un mecanismo de nanopartículas . Desde mediados de la década de 1950 se han utilizado arcillas orgánicas a nanoescala para controlar el flujo de soluciones poliméricas (por ejemplo, como viscosificantes de pintura) o la constitución de geles (por ejemplo, como sustancia espesante en cosméticos, manteniendo las preparaciones en forma homogénea). En la década de 1970, los compuestos de polímero / arcilla eran el tema de los libros de texto, [3] [4] aunque el término "nanocomposites" no era de uso común.
En términos mecánicos, los nanocomposites se diferencian de los materiales compuestos convencionales debido a la relación superficie / volumen excepcionalmente alta de la fase de refuerzo y / o su relación de aspecto excepcionalmente alta . El material de refuerzo puede estar formado por partículas (por ejemplo, minerales), láminas (por ejemplo, pilas de arcilla exfoliada) o fibras (por ejemplo, nanotubos de carbono o fibras electrohiladas). [5] El área de la interfaz entre la matriz y la (s) fase (s) de refuerzo es típicamente un orden de magnitud mayor que para los materiales compuestos convencionales. Las propiedades del material de la matriz se ven afectadas significativamente en las proximidades del refuerzo. Ajayan y col. [6] tenga en cuenta que con los nanocompuestos poliméricos, las propiedades relacionadas con la química local, el grado de curado termoendurecible, la movilidad de la cadena del polímero, la conformación de la cadena del polímero, el grado de orden de la cadena del polímero o la cristalinidad pueden variar de manera significativa y continua desde la interfaz con el refuerzo hasta la masa de la matriz.
Esta gran cantidad de área de superficie de refuerzo significa que una cantidad relativamente pequeña de refuerzo a nanoescala puede tener un efecto observable sobre las propiedades a macroescala del compuesto. Por ejemplo, la adición de nanotubos de carbono mejora la conductividad eléctrica y térmica . Otros tipos de nanopartículas pueden dar como resultado propiedades ópticas mejoradas , propiedades dieléctricas , resistencia al calor o propiedades mecánicas como rigidez , fuerza y resistencia al desgaste y al daño. En general, el nano refuerzo se dispersa en la matriz durante el procesamiento. El porcentaje en peso (llamado fracción de masa ) de las nanopartículas introducidas puede permanecer muy bajo (del orden del 0,5% al 5%) debido al bajo umbral de percolación del relleno , especialmente para los rellenos no esféricos de alta relación de aspecto más comúnmente utilizados. (por ejemplo, plaquetas delgadas en nanómetros, como arcillas, o cilindros de diámetro nanométrico, como nanotubos de carbono). La orientación y disposición de las nanopartículas asimétricas, el desajuste de las propiedades térmicas en la interfaz, la densidad de la interfaz por unidad de volumen de nanocompuestos y la polidispersidad de las nanopartículas afectan significativamente la conductividad térmica efectiva de los nanocompuestos. [7]
Nanocomposites de matriz cerámica
Los compuestos de matriz cerámica (CMC) consisten en fibras cerámicas incrustadas en una matriz cerámica. La matriz y las fibras pueden consistir en cualquier material cerámico, incluidas las fibras de carbono y carbono. La cerámica que ocupa la mayor parte del volumen es a menudo del grupo de óxidos, como nitruros, boruros, siliciuros, mientras que el segundo componente es a menudo un metal . Idealmente, ambos componentes están finamente dispersos entre sí para obtener propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas particulares [8] , así como propiedades tribológicas, de resistencia a la corrosión y otras propiedades protectoras. [9]
El diagrama de fase binario de la mezcla debe tenerse en cuenta en el diseño de nanocompuestos cerámico-metal y deben tomarse medidas para evitar una reacción química entre ambos componentes. El último punto es de importancia principalmente para el componente metálico que puede reaccionar fácilmente con la cerámica y perder así su carácter metálico. Ésta no es una restricción que se obedezca fácilmente porque la preparación del componente cerámico generalmente requiere altas temperaturas de proceso. Por tanto, la medida más segura es elegir cuidadosamente las fases de metal y cerámica inmiscibles. Un buen ejemplo de tal combinación está representado por el compuesto cerámico-metálico de TiO 2 y Cu , cuyas mezclas se encontraron inmiscibles en grandes áreas en el triángulo de Gibbs de 'Cu-O-Ti. [10]
El concepto de nanocompuestos de matriz cerámica también se aplicó a películas delgadas que son capas sólidas de unos pocos nm a algunas decenas de µm de espesor depositadas sobre un sustrato subyacente y que juegan un papel importante en la funcionalización de superficies técnicas. La pulverización catódica con flujo de gas mediante la técnica de cátodo hueco resultó ser una técnica bastante eficaz para la preparación de capas de nanocompuestos. El proceso opera como una técnica de deposición basada en vacío y está asociado con altas tasas de deposición de hasta algunos µm / sy el crecimiento de nanopartículas en la fase gaseosa. Las capas de nanocompuestos en la gama de composición cerámica se prepararon a partir de TiO 2 y Cu mediante la técnica del cátodo hueco [11] que mostró una alta dureza mecánica , pequeños coeficientes de fricción y una alta resistencia a la corrosión .
Nanocompuestos de matriz metálica
Los nanocompuestos de matriz metálica también se pueden definir como compuestos de matriz metálica reforzada. Este tipo de composites se pueden clasificar como materiales reforzados continuos y no continuos. Uno de los nanocompuestos más importantes son los compuestos de matriz metálica de nanotubos de carbono , que es un nuevo material emergente que se está desarrollando para aprovechar la alta resistencia a la tracción y la conductividad eléctrica de los materiales de nanotubos de carbono. [12] Es fundamental para la realización de CNT-MMC que posea propiedades óptimas en estas áreas el desarrollo de técnicas sintéticas que sean (a) producibles económicamente, (b) proporcionen una dispersión homogénea de nanotubos en la matriz metálica, y (c) conducen a una fuerte adhesión interfacial entre la matriz metálica y los nanotubos de carbono. Además de los compuestos de matriz metálica de nanotubos de carbono, los compuestos de matriz metálica reforzada con nitruro de boro y los compuestos de matriz metálica de nitruro de carbono son las nuevas áreas de investigación sobre nanocompuestos de matriz metálica. [13]
Un estudio reciente, que compara las propiedades mecánicas (módulo de Young, límite elástico de compresión, módulo de flexión y límite elástico de flexión) de nanocompuestos poliméricos reforzados (polipropileno fumarato - PPF) de pared simple y múltiple con nanotubos de disulfuro de tungsteno, nanocompuestos de PPF reforzados sugiere que el disulfuro de tungsteno Los nanocompuestos de PPF reforzados con nanotubos poseen propiedades mecánicas significativamente más altas y los nanotubos de disulfuro de tungsteno son mejores agentes de refuerzo que los nanotubos de carbono. [14] Los aumentos en las propiedades mecánicas se pueden atribuir a una dispersión uniforme de nanotubos inorgánicos en la matriz del polímero (en comparación con los nanotubos de carbono que existen como agregados micrones) y una mayor densidad de reticulación del polímero en presencia de nanotubos de disulfuro de tungsteno (aumento en la densidad de reticulación conduce a un aumento de las propiedades mecánicas). Estos resultados sugieren que los nanomateriales inorgánicos, en general, pueden ser mejores agentes reforzantes en comparación con los nanotubos de carbono.
Otro tipo de nanocompuesto es el nanocompuesto energético, generalmente en forma de sol-gel híbrido con una base de sílice, que, cuando se combina con óxidos metálicos y polvo de aluminio a nanoescala, puede formar materiales de supertermita . [15] [16] [17] [18]
Nanocompuestos de matriz polimérica
En el caso más simple, la adición apropiada de nanopartículas a una matriz polimérica puede mejorar su rendimiento, a menudo de manera espectacular, simplemente aprovechando la naturaleza y las propiedades del relleno a nanoescala [19] (estos materiales se describen mejor con el término compuestos poliméricos nanorrellenos [19]). ). Esta estrategia es particularmente eficaz para producir compuestos de alto rendimiento, cuando se logra una dispersión uniforme del relleno y las propiedades del relleno a nanoescala son sustancialmente diferentes o mejores que las de la matriz. La uniformidad de la dispersión en todos los nanocomposites se contrarresta mediante la separación de fases impulsada termodinámicamente. La agrupación de rellenos a nanoescala produce agregados que sirven como defectos estructurales y resultan en fallas. Ensamblaje capa por capa (LbL) cuando se agregan una a una capas a escala nanométrica de nanopartículas y polímeros. Los compuestos LbL muestran parámetros de rendimiento entre 10 y 1000 veces mejores que los nanocompuestos tradicionales fabricados por extrusión o mezcla por lotes.
Se utilizan nanopartículas como grafeno, [20] nanotubos de carbono, disulfuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno como agentes de refuerzo para fabricar nanocompuestos poliméricos biodegradables mecánicamente fuertes para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos. La adición de estas nanopartículas en la matriz polimérica a bajas concentraciones (~ 0,2% en peso) provoca mejoras significativas en las propiedades mecánicas de compresión y flexión de los nanocompuestos poliméricos. [21] [22] Potencialmente, estos nanocompuestos se pueden usar como un compuesto nuevo, mecánicamente resistente y liviano como implantes óseos. Los resultados sugieren que el refuerzo mecánico depende de la morfología de la nanoestructura, los defectos, la dispersión de los nanomateriales en la matriz del polímero y la densidad de reticulación del polímero. En general, las nanoestructuras bidimensionales pueden reforzar el polímero mejor que las nanoestructuras unidimensionales, y los nanomateriales inorgánicos son mejores agentes de refuerzo que los nanomateriales basados en carbono. Además de las propiedades mecánicas, los nanocompuestos poliméricos basados en nanotubos de carbono o grafeno se han utilizado para mejorar una amplia gama de propiedades, dando lugar a materiales funcionales para una amplia gama de aplicaciones de alto valor añadido en campos como la conversión y almacenamiento de energía, la detección y ingeniería biomédica de tejidos. [23] Por ejemplo, se han utilizado nanocompuestos poliméricos basados en nanotubos de carbono de paredes múltiples para mejorar la conductividad eléctrica. [24]
La dispersión a nanoescala de relleno o nanoestructuras controladas en el compuesto puede introducir nuevas propiedades físicas y comportamientos novedosos que están ausentes en las matrices sin relleno. Esto cambia efectivamente la naturaleza de la matriz original [19] (tales materiales compuestos se pueden describir mejor con el término nanocompuestos genuinos o híbridos [19] ). Algunos ejemplos de estas nuevas propiedades son la resistencia al fuego o la resistencia al fuego [25] y la biodegradabilidad acelerada.
Se utiliza una gama de nanocompuestos poliméricos para aplicaciones biomédicas, como la ingeniería de tejidos, la administración de fármacos y las terapias celulares. [26] [27] Debido a las interacciones únicas entre el polímero y las nanopartículas, se puede diseñar una variedad de combinaciones de propiedades para imitar la estructura y las propiedades del tejido nativo. Se utiliza una gama de polímeros naturales y sintéticos para diseñar nanocompuestos poliméricos para aplicaciones biomédicas que incluyen almidón, celulosa, alginato, quitosano, colágeno, gelatina y fibrina, poli (alcohol vinílico) (PVA), poli (etilenglicol) (PEG), poli (caprolactona) (PCL), poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) y poli (sebacato de glicerol) (PGS). Una gama de nanopartículas que incluyen nanomateriales cerámicos, poliméricos, de óxido metálico y de carbono se incorporan dentro de la red polimérica para obtener las combinaciones de propiedades deseadas.
Nanocompuestos magnéticos
Los nanocompuestos que pueden responder a un estímulo externo son de mayor interés debido al hecho de que, debido a la gran cantidad de interacción entre las interfaces de fase, la respuesta del estímulo puede tener un efecto mayor en el compuesto en su conjunto. El estímulo externo puede tomar muchas formas, como un campo magnético, eléctrico o mecánico. Específicamente, los nanocompuestos magnéticos son útiles para su uso en estas aplicaciones debido a la naturaleza de la capacidad del material magnético para responder tanto a estímulos eléctricos como magnéticos. La profundidad de penetración de un campo magnético también es alta, lo que aumenta el área que afecta al nanocompuesto y, por lo tanto, aumenta la respuesta. Para responder a un campo magnético, una matriz se puede cargar fácilmente con nanopartículas o nanovarillas Las diferentes morfologías de los materiales nanocompuestos magnéticos son vastas, incluidas nanopartículas dispersas en matriz, nanopartículas núcleo-capa, cristales coloidales, esferas de macroescala o nanoestructuras de tipo janus . [28] [29]
Los nanocompuestos magnéticos se pueden utilizar en una gran cantidad de aplicaciones, incluidas catalíticas, médicas y técnicas. Por ejemplo, el paladio es un metal de transición común que se usa en reacciones de catálisis. Los complejos de paladio soportados por nanopartículas magnéticas se pueden usar en catálisis para aumentar la eficiencia del paladio en la reacción. [30]
Los nanocompuestos magnéticos también se pueden utilizar en el campo médico, con nanobarras magnéticas incrustadas en una matriz de polímero que pueden ayudar a una liberación y liberación de fármacos más precisa. Finalmente, los nanocompuestos magnéticos se pueden utilizar en aplicaciones de alta frecuencia / alta temperatura. Por ejemplo, se pueden fabricar estructuras multicapa para su uso en aplicaciones electrónicas. Una muestra de varias capas de óxido de Fe / Fe electrodepositada puede ser un ejemplo de esta aplicación de nanocompuestos magnéticos. [31]
Nanocomposites resistentes al calor
En los últimos años se han diseñado nanocomposites para soportar altas temperaturas mediante la adición de Carbon Dots (CD) en la matriz del polímero. Dichos nanocompuestos se pueden utilizar en entornos en los que la resistencia a altas temperaturas es un criterio principal. [32]
Ver también
- Materiales híbridos
- Aquamelt
Referencias
- ^ Kamigaito, O (1991). "¿Qué se puede mejorar con los compuestos nanométricos?" . J. Jpn. Soc. Powder Metall en polvo . 38 (3): 315-21. doi : 10.2497 / jjspm.38.315 .en Kelly, A, Enciclopedia concisa de materiales compuestos , Elsevier Science Ltd, 1994
- ^ Jose-Yacaman, M .; Rendon, L .; Arenas, J .; Serra Puche, MC (1996). "Pintura azul maya: un antiguo material nanoestructurado". Ciencia . 273 (5272): 223–5. doi : 10.1126 / science.273.5272.223 . PMID 8662502 .
- ^ BKG Theng " Formación y propiedades de complejos de polímero de arcilla ", Elsevier, NY 1979; ISBN 978-0-444-41706-0
- ^ Compuestos funcionales de polímeros con nanoarcillas, Editores: Yuri Lvov, Baochun Guo, Rawil F Fakhrullin, Royal Society of Chemistry, Cambridge 2017, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-672 -5
- ^ "¿Qué son los nanocompuestos de polímeros?" . Compuestos coventivos. 2020-09-09.
- ^ PM Ajayan; LS Schadler; PV Braun (2003). Ciencia y tecnología de nanocompuestos . Wiley. ISBN 978-3-527-30359-5.
- ^ Tian, Zhiting; Hu, Han; Sol, Ying (2013). "Un estudio de dinámica molecular de la conductividad térmica efectiva en nanocomposites". En t. J. Transferencia de masa térmica . 61 : 577–582. doi : 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2013.02.023 .
- ^ FE Kruis, H. Fissan y A. Peled (1998). "Síntesis de nanopartículas en fase gaseosa para aplicaciones electrónicas, ópticas y magnéticas - una revisión". J. Aerosol Sci . 29 (5–6): 511–535. doi : 10.1016 / S0021-8502 (97) 10032-5 .
- ^ S. Zhang; D. Sol; Y. Fu; H. Du (2003). "Avances recientes de recubrimientos de nanocompuestos superduros: una revisión". Navegar. Abrigo. Technol . 167 (2-3): 113-119. doi : 10.1016 / S0257-8972 (02) 00903-9 .
- ^ G. Effenberg, F. Aldinger y P. Rogl (2001). Aleaciones ternarias. Un compendio completo de datos constitucionales evaluados y diagramas de fase . Servicios internacionales de ciencia de materiales.
- ^ M. Birkholz; U. Albers y T. Jung (2004). "Capas de nanocompuestos de óxidos cerámicos y metales preparados por pulverización catódica con flujo de gas reactivo" (PDF) . Navegar. Abrigo. Technol . 179 (2–3): 279–285. doi : 10.1016 / S0257-8972 (03) 00865-X .
- ^ Janas, Dawid; Liszka, Barbara (2017). "Nanocompuestos de matriz de cobre a base de nanotubos de carbono o grafeno". Mater. Chem. Frente . 2 : 22–35. doi : 10.1039 / C7QM00316A .
- ^ SR Bakshi, D. Lahiri y A. Argawal, Compuestos de matriz de metal reforzado con nanotubos de carbono - Una revisión , International Materials Reviews, vol. 55, (2010), http://web.eng.fiu.edu/agarwala/PDF/2010/12.pdf
- ^ Lalwani, G; Henslee, AM; Farshid, B; Parmar, P; Lin, L; Qin, YX; Kasper, FK; Mikos, AG ; Sitharaman, B (septiembre de 2013). "Nanotubos de disulfuro de tungsteno reforzados con polímeros biodegradables para la ingeniería de tejidos óseos" . Acta Biomaterialia . 9 (9): 8365–73. doi : 10.1016 / j.actbio.2013.05.018 . PMC 3732565 . PMID 23727293 .
- ^ Gash, AE. " Realización de pirotecnia nanoestructurada en un vaso de precipitados " (PDF) . Consultado el 28 de septiembre de 2008 .
- ^ Gash, AE. " Nanocomposites energéticos con química sol-gel: síntesis, seguridad y caracterización , LLNL UCRL-JC-146739" (PDF) . Consultado el 28 de septiembre de 2008 .
- ^ Ryan, Kevin R .; Gourley, James R .; Jones, Steven E. (2008). "Anomalías ambientales en el World Trade Center: evidencia de materiales energéticos" . El ambientalista . 29 : 56–63. doi : 10.1007 / s10669-008-9182-4 .
- ^ Janeta, Mateusz; John, Łukasz; Ejfler, Jolanta; Szafert, Sławomir (24 de noviembre de 2014). "Síntesis de alto rendimiento de silsesquioxanos oligoméricos polioctaédricos amido funcionalizados mediante el uso de cloruros de acilo". Química: una revista europea . 20 (48): 15966-15974. doi : 10.1002 / chem.201404153 . ISSN 1521-3765 . PMID 25302846 .
- ^ a b c d Manias, Evangelos (2007). "Nanocomposites: más rígidos por diseño". Materiales de la naturaleza . 6 (1): 9-11. doi : 10.1038 / nmat1812 . PMID 17199118 .
- ^ Rafiee, MA; et al. (3 de diciembre de 2009). "Propiedades mecánicas mejoradas de nanocomposites con bajo contenido de grafeno". ACS Nano . 3 (12): 3884–3890. doi : 10.1021 / nn9010472 . PMID 19957928 .
- ^ Lalwani, Gaurav; Henslee, Allan M .; Farshid, Behzad; Lin, Liangjun; Kasper, F. Kurtis; Yi-, Yi-Xian; Qin, Xian; Mikos, Antonios G .; Sitharaman, Balaji (2013). "Nanocompuestos poliméricos biodegradables reforzados con nanoestructura bidimensional para la ingeniería de tejidos óseos" . Biomacromoléculas . 14 (3): 900–909. doi : 10.1021 / bm301995s . PMC 3601907 . PMID 23405887 .
- ^ Lalwani, Gaurav; Henslee, AM; Farshid, B; Parmar, P; Lin, L; Qin, YX; Kasper, FK; Mikos, AG; Sitharaman, B (septiembre de 2013). "Nanotubos de disulfuro de tungsteno reforzados con polímeros biodegradables para la ingeniería de tejidos óseos" . Acta Biomaterialia . 9 (9): 8365–8373. doi : 10.1016 / j.actbio.2013.05.018 . PMC 3732565 . PMID 23727293 .
- ^ Gatti, Teresa; Vicentini, Nicola; Mba, Miriam; Menna, Enzo (1 de febrero de 2016). "Nanoestructuras de carbono funcionalizadas orgánicas para nanocompuestos funcionales basados en polímeros". Revista europea de química orgánica . 2016 (6): 1071–1090. doi : 10.1002 / ejoc.201501411 . ISSN 1099-0690 .
- ^ Singh, BP; Singh, Deepankar; Mathur, RB; Dhami, TL (2008). "Influencia de MWCNT modificados en la superficie sobre las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas de nanocompuestos de poliimida" . Cartas de investigación a nanoescala . 3 (11): 444–453. doi : 10.1007 / s11671-008-9179-4 . PMC 3244951 .
- ^ " Nanocomposites de polímeros retardantes de llama " AB Morgan, CA Wilkie (eds.), Wiley, 2007; ISBN 978-0-471-73426-0
- ^ Gaharwar, Akhilesh K .; Peppas, Nicholas A .; Khademhosseini, Ali (marzo de 2014). "Hidrogeles nanocompuestos para aplicaciones biomédicas" . Biotecnología y Bioingeniería . 111 (3): 441–453. doi : 10.1002 / bit.25160 . PMC 3924876 . PMID 24264728 .
- ^ Carrow, James K .; Gaharwar, Akhilesh K. (noviembre de 2014). "Nanocomposites poliméricos bioinspirados para medicina regenerativa". Química y Física Macromolecular . 216 (3): 248-264. doi : 10.1002 / macp.201400427 .
- ^ Behrens, Silke; Appel, Ingo (2016). "Nanocomposites magnéticos". Opinión Actual en Biotecnología . 39 : 89–96. doi : 10.1016 / j.copbio.2016.02.005 . PMID 26938504 .
- ^ Behrens, Silke (2011). "Preparación de nanocompuestos magnéticos funcionales y materiales híbridos: avances recientes y direcciones futuras". Nanoescala . 3 (3): 877–892. doi : 10.1039 / C0NR00634C . PMID 21165500 .
- ^ Zhu, Yinghuai (2010). "Nanocomposites magnéticos: una nueva perspectiva en catálisis". ChemCatChem . 2 (4): 365–374. doi : 10.1002 / cctc.200900314 .
- ^ Varga, LK (2007). "Nanocomposites magnéticos blandos para aplicaciones de alta frecuencia y alta temperatura". Revista de magnetismo y materiales magnéticos . 316 (2): 442–447. doi : 10.1016 / j.jmmm.2007.03.180 .
- ^ Rimal, Vishal; Shishodia, Shubham; Srivastava, PK (2020). "Novedosa síntesis de puntos de carbono de alta estabilidad térmica y nanocompuestos a partir de ácido oleico como sustrato orgánico". Nanociencia aplicada : 455–464. doi : 10.1007 / s13204-019-01178-z .
Otras lecturas
- Kumar, SK; Krishnamoorti, R. (2010). "Nanocomposites: estructura, comportamiento de fase y propiedades" . Revista anual de ingeniería química y biomolecular . 1 : 37–58. doi : 10.1146 / annurev-chembioeng-073009-100856 . PMID 22432572 .