Las nanoestructuras basadas en tubos son nanoredes hechas de tubos conectados y exhiben una organización a nanoescala por encima del nivel molecular. [1]
Las redes son estructuras formadas por arreglos de celdas de tamaño uniforme. Se han formado nanoestructuras de celosía cerámica utilizando tubos huecos de nitruro de titanio (TiN). El uso de octaedros teselados conectados por vértices con puntales huecos de 7 nm con secciones transversales elípticas y un espesor de pared de 75 nm produjo aproximadamente celdas cúbicas de 100 nm en un lado a una escala de hasta 1 milímetro cúbico. La densidad relativa del material era del orden de 0,013 (similar a los aerogeles ). [2]
Los experimentos de compresión con múltiples ciclos de deformación revelaron resistencias a la tracción de 1,75 GPa sin fallar.
El material se construyó a partir de un diseño digital con escritura láser directa sobre un fotopolímero mediante litografía de 2 fotones, seguido de una deposición conformada de TiN mediante una deposición de capa atómica y un grabado final para eliminar el polímero. [2]
Una red de tubos metálicos anterior producía microredes de níquel de tubos huecos con una densidad de 0,9 miligramos por centímetro cúbico y una recuperación completa después de la compresión que superaba el 50 % de deformación con una absorción de energía similar a la de los elastómeros . El módulo E de Young escala con la densidad como E ~ ρ2, en contraste con la escala E ~ ρ3 observada para aerogeles ultraligeros y nanoespumas de nanotubos de carbono con arquitectura estocástica. Se midieron una dureza de 6 GPa y un módulo de 210 GPa mediante experimentos de nanoindentación y compresión de tubo hueco, respectivamente. . Estos materiales se fabrican comenzando con una plantilla formada por un prototipo de guía de ondas de fotopolímero autopropagante, recubriendo la plantilla con niquelado sin electricidad y, posteriormente, grabando la plantilla. [3] [4]
Se pueden crear tubos multicapa huecos nanoestructurados combinando la lixiviación capa por capa (LbL) y la plantilla. Dichos materiales son de particular interés para la ingeniería de tejidos, ya que permiten el control preciso de las señales físicas y bioquímicas de los dispositivos implantables. Los tubos se basan en películas multicapa de polielectrolito . Las estructuras tubulares finales se pueden caracterizar mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FTIR), microscopía, pruebas mecánicas y de hinchazón, incluido el análisis mecánico dinámico (DMA) en condiciones fisiológicas simuladas. Se podrían producir películas más robustas mediante la reticulación química con genipina.. La absorción de agua disminuye desde aproximadamente un 390 % hasta un 110 % después de la reticulación. Los tubos reticulados son estructuras más adecuadas para la adhesión y propagación celular. Las aplicaciones potenciales incluyen la ingeniería de tejidos . [5]