Materiales híbridos ( materiales híbridos en inglés ) - materiales obtenidos a través de la interacción de componentes (componentes) químicamente diferentes, en su mayoría orgánicos e inorgánicos, que forman una estructura específica (cristalina, espacial) que difiere de las estructuras de los reactivos originales, pero a menudo hereda ciertas motivos y funciones estructuras originarias.
Si la "base" del material es orgánica (estructuras poliméricas y otras), entonces dichos materiales se denominan inorgánicos-orgánicos ; si por el contrario son orgánicos-inorgánicos (estructuras de entramado de complejos metálicos, materiales modificados a base de arcillas, zeolitas , etc.). En algunos casos, una mezcla de fases distribuidas espacialmente ( compuesto , nanocompuesto ) también se considera un material híbrido, por ejemplo, si las nanopartículas o las nanofibras están en una matriz de polímero, pero es más correcto clasificar como materiales híbridos solo los compuestos con un bastante interacción química obvia entre los componentes. Muchos compuestos supramoleculares , incluidos los complejos metálicos, también corresponden a esta definición, pero generalmente se consideran como una clase separada de materiales. A veces, las nanopartículas con una superficie modificada químicamente también se denominan materiales híbridos.
Los principales métodos para la obtención de materiales híbridos son la intercalación, la síntesis de plantillas , el proceso sol-gel , la síntesis hidrotermal . Para los compuestos naturales, el tamaño de las partículas inorgánicas oscila entre unas pocas micras y varios milímetros y, por lo tanto, el material no es homogéneo, lo que a veces se puede ver incluso a simple vista. Si el tamaño de las partículas inorgánicas de dicho material se reduce al tamaño de las moléculas de la parte orgánica (varios nanómetros), entonces es posible aumentar la homogeneidad del compuesto y obtener propiedades mejoradas o incluso completamente nuevas del material. . Dichos compuestos a menudo se denominan nanomateriales híbridos.
Los bloques de construcción inorgánicos de tales materiales pueden ser nanopartículas, macromoléculas, nanotubos, sustancias en capas (incluyendo arcillas, hidróxidos dobles en capas, algunos xerogeles). La cantidad de bloques de construcción orgánicos es enorme, por lo que la cantidad de combinaciones posibles de bloques orgánicos e inorgánicos es muy grande. Dependiendo del propósito, los materiales híbridos se dividen en estructurales , funcionales (polifuncionales) y bioinorgánicos . Así, se utilizan como materiales fotocrómicos (que cambian de color al ser irradiados con luz) y electrocrómicos (que cambian de color al pasar una carga eléctrica) sustancias constituidas por una matriz inorgánica formada por diversos silicatos con inclusiones de moléculas orgánicas, cuyas propiedades ópticas pueden modificarse. cambiando el componente orgánico. Mediante la complejación de sustancias (medicinales) de bajo peso molecular con partículas nanométricas o mediante la creación de complejos supramoleculares a base de biopolímeros, materiales híbridos, nanoconjugados , se obtienen partículas "de dos caras" (partículas de Janus ) con actividades específicas de sus componentes.
Un área de aplicación muy amplia está asociada con la creación de varios recubrimientos basados en materiales híbridos, que pueden tener una mayor resistencia mecánica y resistencia al rayado. También existe la posibilidad de introducir componentes adicionales en dichos compuestos, lo que le da al recubrimiento propiedades hidrofóbicas específicas, por ejemplo. Un campo típico de aplicación de los materiales híbridos en medicina es la prótesis , ya que dichos materiales tienen resistencia mecánica debido a la parte inorgánica y buena biocompatibilidad debido a las moléculas orgánicas. Los electrolitos sólidos híbridos combinan las propiedades conductoras de iones y electrones de varias moléculas orgánicas con la estabilidad térmica y la fuerza de una matriz inorgánica. Una de las aplicaciones más prometedoras de los materiales funcionales híbridos, basados principalmente en varios derivados morfológicos de los óxidos de vanadio , son los materiales de electrodos para fuentes de corriente química modernas. Los materiales híbridos se utilizan para la producción de sorbentes de heterosuperficie para cromatografía , sensores , catalizadores heterogéneos , fluidos magnéticos, sustratos para la inmovilización de enzimas , así como sorbentes para metales pesados y contaminantes orgánicos.