Amortiguación líquida a partir de nanopartículas porosas suspendidas en soluciones acuosas
Resumen
La intrusión forzada de agua y soluciones acuosas en cavidades hidrofóbicas involucra una transformación del trabajo mecánico en energía superficial. Este mecanismo puede emplearse en el almacenamiento reversible de energía, por lo que tiene posibles aplicaciones en el desarrollo de materiales reutilizables con gran capacidad de amortiguación [1]. Dada la reversibilidad del proceso de carga, y la estabilidad y resistencia a la hidrólisis de la red metal-orgánica ZIF-8, suspensiones de nanopartículas de este material en agua podrían emplearse como amortiguadores líquidos [2].
Estudios experimentales muestran que el volumen de una suspensión de nanopartículas de ZIF-8 en soluciones acuosas de metanol cambia abruptamente a menor presión respecto de su análogo en agua pura. Esto da lugar a un fluido compresible. Para explicar este comportamiento, se simuló por Dinámica Molecular la intrusión forzada de agua y mezclas de metanol/agua en una nanopartícula de ZIF-8. Los resultados señalan un proceso de llenado escalonado y explosivo de la partícula en agua pura, y una intrusión más rápida pero gradual en presencia de metanol, incluso a bajas concentraciones. Además, el ingreso de metanol a cavidades vacías permitió la formación de clústeres subcríticos de solvente y redujo el tiempo necesario para alcanzar la saturación de cada cavidad. Por lo tanto, la adición de metanol a la solución facilita la nucleación del agua en las cavidades hidrofóbicas del ZIF-8, lo que explica la disminución de la presión de intrusión.
