Nanopolvo de níquel: Propiedades, producción y aplicaciones

Nanopolvo de níquel Es un polvo fino de partículas de níquel con al menos una dimensión en el rango de 1 a 100 nanómetros. Los nanopolvos exhiben propiedades únicas en comparación con el polvo de níquel ordinario debido a su pequeño tamaño y su gran superficie. Este artículo proporciona una descripción general del nanopolvo de níquel, sus características clave, métodos de producción, aplicaciones, proveedores y estándares.

Descripción general del nanopolvo de níquel

El nanopolvo de níquel está compuesto de partículas de níquel cuyos diámetros de partícula son inferiores a 100 nm. Debido al tamaño a nanoescala, las nanopartículas de níquel tienen una relación superficie-volumen extremadamente alta, lo que da lugar a una mayor reactividad química en comparación con las partículas de níquel más grandes.

Algunas de las propiedades clave del nanopolvo de níquel incluyen:

• Alta pureza
• Distribución uniforme del tamaño de las partículas
• Alta superficie específica
• Propiedades magnéticas y catalíticas mejoradas.
• Puede funcionalizarse para compuestos.
• Superficies libres de óxido

Controlar el tamaño, la morfología, la composición y la química de la superficie durante la producción permite personalizar las propiedades del nanopolvo de níquel para diferentes aplicaciones.

Nanopolvo de níquel Tipos

Tipo	Descripción
Nanopolvo de níquel	Nanopartículas de níquel metálico puro
Nanopolvo de óxido de níquel	Nanopartículas de óxido de níquel (NiO)
Nanopolvo de níquel y cobalto	Aleación de níquel y cobalto.
Nanopolvo de níquel y cobre	Aleación de níquel y cobre.

Composición de los nanopolvos de níquel.

Elemento	Rango de pureza
Níquel (Ni)	99% a 99,9%
Carbono (C)	< 1%
Oxígeno (O)	< 1%

Propiedades físicas

Propiedad	Descripción
Color	Polvo negro
Densidad	8,9 g/cc a 25°C
Punto de fusión	1455°C
Punto de ebullición	2913ºC
Estructura cristalina	Cúbico (centrado en las caras)

Propiedades magnéticas

Propiedad	Valor
Magnetización de saturación	55 emú/g
coercitividad	100 a 400 Oe
Temperatura de Curie	358ºC

Propiedades catalíticas

• Catalizador activo para la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER)
• Cataliza reacciones como hidrogenación, reformado, craqueo, etc.
• Utilizado como cocatalizador con metales como el platino.

Métodos de producción

Existen varios métodos utilizados para producir nanopolvo de níquel con tamaño y morfología controlados:

Métodos físicos

• molino de bolas – Molienda mecánica de micropartículas de níquel en nanopartículas.
• Condensación de gases inertes – Vaporización y condensación del níquel en atmósfera inerte.

Métodos químicos húmedos

• Reducción química – Reducción de sales de níquel mediante agentes reductores.
• Deposición electroquímica – Reducción electrolítica y deposición de iones de níquel.
• Proceso Sol-Gel – Formar nanopartículas utilizando precursores moleculares.

Otros métodos

• Descomposición térmica – Descomposición de compuestos precursores organometálicos
• Síntesis de plasma por microondas – Evaporación y condensación rápida del plasma de níquel.

Comparación de métodos de producción de nanopolvo de níquel

Método	Escalabilidad	Pureza	Distribución del tamaño de las partículas
molino de bolas	Alta	Moderado	Amplia
Condensación de gases inertes	Moderado	Alta	Estrecho
Reducción química	Alta	Alta	Moderado
Deposición electroquímica	Bajo	Alta	Estrecho
Proceso Sol-Gel	Bajo	Moderado	Amplia

Aplicaciones

Nanopolvo de níquel encuentra uso en las siguientes aplicaciones clave debido a sus propiedades magnéticas, catalíticas y mecánicas únicas:

Aplicaciones industriales

• Fabricación de superaleaciones a base de níquel.
• Producción de recubrimientos y pastas conductoras.
• Fabricación de electrodos de níquel para baterías.
• Catalizadores para la producción de hidrógeno y reacciones de pilas de combustible.
• Soporte catalizador para el crecimiento de nanotubos de carbono.
• Fabricación de nanocompuestos poliméricos reforzados con níquel
• Moldeo por inyección de metales de piezas complejas.
• Unión de materiales mediante nanofluidos de níquel en soldadura.
• Dispositivos magnéticos de almacenamiento de datos.

Aplicaciones energéticas

• Electrocatalizador para la reacción de evolución de oxígeno (REA) en la división del agua.
• Soporte electrocatalizador para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) en pilas de combustible.
• Baterías de iones de litio: cátodos y ánodos NMC ricos en níquel
• Tintas imprimibles para electrónica flexible y fotovoltaicas
• Sistemas de energía solar de concentración con nanofluidos

Aplicaciones biomédicas

• Vehículos de administración de fármacos y agentes teranósticos.
• Agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética
• Agentes de hipertermia para el tratamiento de tumores.
• Nanopelículas antimicrobianas para dispositivos médicos.
• Biosensores basados en nanopartículas de níquel

Proveedores y precios

Muchas empresas de productos químicos especializados y fabricantes de nanomateriales venden nanopolvo de níquel. El precio depende de los grados de pureza, el volumen de producción, las características de las partículas y la personalización adicional.

Proveedor	Descripción	Precio
Nanomateriales de investigación	99,9% puro, <50 nm	$70/g
Elementos americanos	99,5% Ni puro, 10-30 nm	$100/g
Nanoshel	99,9% puro, 30-60 nm	$50/g
Hongwu Internacional	98% puro, 50 g mínimo	$30/g
Nanografi Nanotecnología	99.7% puro, dispersión	$500/kg

Los precios varían desde $50 por gramo hasta $500 por kilogramo según la cantidad y la pureza requerida. El nanopolvo de grado de investigación con una pureza de 99,9% es generalmente más caro, mientras que los pedidos de gran volumen para uso industrial conllevan descuentos.

Estándares y seguridad

La manipulación del nanopolvo de níquel requiere protocolos de seguridad estándar similares a los de otros nanomateriales secos. Los estándares clave incluyen:

• ISO 21363:2007 – Métodos para caracterizar muestras de nanopolvo.
• ASTM B822: método de prueba estándar para el tamaño de partículas utilizando dispersión de rayos X de ángulo pequeño
• ANSI Z399.1 – Procedimientos de manipulación segura de nanomateriales

Las nanopartículas de níquel exhiben niveles de toxicidad de leves a moderados y requieren máscaras antipolvo, guantes, operación cerrada y ventilación durante el procesamiento. La inhalación es la principal vía de exposición.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la nanopolvo de níquel ¿hecho de?

El nanopolvo de níquel consta de partículas de níquel (Ni) con diámetros entre 1 y 100 nm. Tienen altos niveles de pureza de hasta 99,9% junto con cantidades menores de carbono y oxígeno.

¿Para qué se utiliza el nanopolvo de níquel?

El nanopolvo de níquel tiene aplicaciones como catalizadores, materiales para baterías, aditivos conductores, dispositivos magnéticos, fortalecedores de aleaciones, agentes biomédicos y para uniones.

¿Qué tiene de especial el nanopolvo de níquel?

El tamaño a nanoescala imparte mayor área superficial, reactividad superficial, resistencia mecánica, absorción óptica y conductividad eléctrica/térmica en relación con las partículas a escala micrométrica.

¿Cuál es la diferencia entre nanopolvo de níquel y micropolvo de níquel?

Las partículas de nanopolvo de níquel miden menos de 100 nm, mientras que las partículas de micropolvo de níquel varían de 100 nm a 1 micrón. Los nanopolvos muestran catálisis, magnetismo y óptica superiores debido a efectos cuánticos.

¿Es tóxico el nanopolvo de níquel?

Las nanopartículas de níquel presentan una toxicidad moderada por inhalación o contacto con la piel. Se deben utilizar EPP y protocolos de manipulación adecuados. La toxicidad oral es menor pero se debe evitar la ingestión.

¿Cuánto cuesta el nanopolvo de níquel?

El nanopolvo de níquel cuesta alrededor de $50 a $500 por gramo según la pureza, el rango de tamaño de las partículas, los recubrimientos de la superficie y los volúmenes de compra. El polvo de 50 nm de grado industrial está disponible a $30 por gramo.

¿Cuál es el mejor método para producir nanopartículas de níquel?

La reducción química es el método más común que permite controlar el tamaño, la forma y la fase cristalina de las nanopartículas. Los enfoques escalables alternativos son la molienda de bolas, la descomposición térmica y la síntesis de plasma.

¿Cuál es la diferencia entre el nanopolvo de níquel y el nanopolvo de óxido de níquel?

El nanopolvo de níquel contiene níquel metálico puro, mientras que el polvo de óxido de níquel está compuesto de nanopartículas de óxido de níquel (NiO) que exhiben diferentes características ópticas, eléctricas y magnéticas.

¿Cuáles son los peligros del nanopolvo de níquel?

Como polvo combustible, el principal peligro es la exposición a la piel, los ojos y el sistema respiratorio. Puede causar irritación, inflamación, fibrosis dependiendo de la exposición. Son obligatorios el EPP adecuado, ventilación y procedimientos operativos estándar.

¿El nanopolvo de níquel es hidrófilo o hidrófobo?

El nanopolvo de níquel puro presenta una naturaleza hidrofóbica. Pero la oxidación o funcionalización de la superficie con otros compuestos puede impartir un carácter hidrófilo esencial para los nanocompuestos y el uso biomédico.

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