Hacer sus propias cerámicas puede ser una forma de expresar su creatividad, pero algunas técnicas y materiales utilizados en el proceso podrían significar malas noticias para su salud y el medio ambiente. Si no se preparan adecuadamente, algunas cerámicas vidriadas pueden filtrar metales pesados potencialmente dañinos.Los científicos ahora informan sobre el progreso hacia un nuevo tipo de esmalte que incluye nanopartículas de oro y plata, que son menos tóxicas y más respetuosas con el medio ambiente que las fórmulas que se utilizan actualmente, al tiempo que proporcionan colores vibrantes.
Los esmaltes hacen que las cerámicas sean brillantes e impermeables, y también agregan color, que se revela al cocer el objeto de arcilla en un horno. Se sabe que estos materiales contienen ingredientes potencialmente dañinos, aunque muchos fabricantes ahora los han eliminado ". Pero incluso hoy, todavía puede encontrar esmaltes cerámicos en el mercado que contienen metales pesados nocivos ", dice Ryan Coppage, Ph.D., investigador principal del proyecto." Para lograr los colores más brillantes, tradicionalmente se ha requerido el uso de mayores cantidades de metales pesados, como bario ycadmio, que puede filtrarse de la superficie y es tóxico a tales niveles ".
Para desarrollar un esmalte más seguro del color deseado, los investigadores recurrieron a diminutas nanopartículas de oro y plata. Aunque estos metales se consideran técnicamente "pesados", se consideran benignos en pequeñas cantidades. De hecho, a menudo se usan en medicinaaplicaciones, como en inyecciones para la artritis reumatoide y como ingredientes en preparaciones antimicrobianas. El oro y la plata tienen un brillo metálico amarillo o blanco muy reconocible cuando se ven en la macroescala, pero cuando se reducen al nivel de nanoescala, es decir, entre 1 y100 nanómetros por partícula: pueden adquirir matices totalmente diferentes. Su color cambia, dependiendo del tamaño de la partícula; las partículas de oro a nanoescala pueden producir rojos y azules profundos, y las diminutas plateadas pueden aparecer rojas o incluso verdes brillantes.
Resultó que las nanopartículas de oro y plata se han utilizado en obras de arte durante siglos, sin que los artesanos lo supieran. "Las nanopartículas utilizadas en obras históricas fueron incidentales más que intencionales", dice Nathan Dinh, quien trabajó en el equipo.Él y Coppage están en la Universidad de Richmond. En la época medieval, los artesanos molían el oro y la plata en un polvo muy fino o usaban sales de oro o plata en sus artesanías, como vidrieras y cálices de colores vibrantes., nadie realmente ha puesto las nanopartículas de oro y plata en esmaltes desde cero, para que puedan cocerse en los mismos hornos que los artistas usan hoy ", dice Dinh." Eso es lo que estamos tratando de hacer con nuestro trabajo. Nuestro objetivo es implementartécnicas históricas que utilizan tecnología y conocimientos modernos ".
Para lograr el esmalte cerámico óptimo, los investigadores comenzaron con una base de esmalte simple y la mezclaron con diferentes combinaciones y tamaños de sales y nanopartículas de oro y plata. A partir de ahí, aplicaron estos esmaltes de prueba a objetos de arcilla y los hornearon en un tradicionalhorno de cerámica utilizado por artistas locales. Mediante un examen microscópico, los investigadores encontraron que el proceso de cocción cambia la forma y el tamaño de las nanopartículas, lo que a su vez influye en el color final. Los tonos resultantes dependían de la fuente de los metales, así como de laconcentraciones utilizadas. Y al combinar ambos metales en el mismo esmalte, Dinh y Coppage pudieron producir una amplia gama de colores con el mismo equipo que los ceramistas aficionados.
Como solo se requiere una pequeña fracción de metal precioso para este nuevo esmalte, es rentable y amigable con el medio ambiente. De hecho, los investigadores estiman que acristalar una sola taza solo costaría entre 30 y 40 centavos. Y porque estosLas nanopartículas son mucho más eficientes para producir colores que otros metales, los investigadores solo necesitaban agregar una cantidad muy pequeña de oro o plata, aproximadamente 0.01% en peso. Eso contrasta con los esmaltes convencionales que contienen metales pesados; estos esmaltes a menudo contienen 5-15% de metales pesados por peso, con esmaltes de manganeso que contienen hasta un 50% de brillo metálico.
A continuación, Coppage y el equipo planean seguir explorando exactamente cómo el proceso de cocción cambia las nanopartículas de oro y plata, lo que les ayudará a afinar los colores resultantes. Luego, planean incorporar otras nanopartículas de metal en los esmaltes, lo que podría conducir a unavariedad de colores para que la comunidad artística los aproveche.
Esta investigación fue apoyada generosamente por fondos de la Fundación Camille & Henry Dreyfus - Premio Henry Dreyfus Teacher-Scholar y la Universidad de Richmond.
Los investigadores presentan sus resultados a través de la plataforma en línea SciMeetings de la American Chemical Society ACS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Química Estadounidense . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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