Modificación de superficie - Enciclopedia
La modificación de superficies es el acto de modificar la superficie de un material introduciendo características físicas, químicas o biológicas diferentes de las que se encuentran originalmente en la superficie del material.
Esta modificación se realiza generalmente en materiales sólidos, pero también es posible encontrar ejemplos de modificación en la superficie de líquidos específicos. La modificación puede realizarse mediante diferentes métodos con el objetivo de alterar una amplia gama de características de la superficie, como: rugosidad, hidrofobicidad, carga superficial, energía superficial, biocompatibilidad y reactividad.
Ingeniería de superficies
La ingeniería de superficies es la subespecialidad de la ciencia de materiales que se ocupa de la superficie de la materia sólida. Tiene aplicaciones en la química, la ingeniería mecánica y la ingeniería eléctrica (especialmente en relación con la fabricación de semiconductores).
Los sólidos están compuestos por un material de masa cubierto por una superficie. La superficie que limita el material de masa se denomina fase superficial. Actúa como interfaz con el entorno circundante. El material de masa en un sólido se denomina fase de masa.
La fase superficial de un sólido interactúa con el entorno circundante. Esta interacción puede degradar la fase superficial con el tiempo. La degradación ambiental de la fase superficial con el tiempo puede ser causada por el desgaste, la corrosión, la fatiga y la difusión.
La ingeniería de superficies implica alterar las propiedades de la fase superficial para reducir la degradación con el tiempo. Esto se logra haciendo que la superficie sea robusta al entorno en el que se utilizará.
= Aplicaciones y futuro de la ingeniería de superficies =
Las técnicas de ingeniería de superficies se utilizan en industrias como la automotriz, aeroespacial, de misiles, energética, electrónica, biomédica, textil, petróleo, petroquímica, química, acero, energía, cemento, herramientas de máquina y construcción. Las técnicas de ingeniería de superficies pueden utilizarse para desarrollar una amplia gama de propiedades funcionales, incluyendo físicas, químicas, eléctricas, electrónicas, magnéticas, mecánicas, resistente al desgaste y resistente a la corrosión en las superficies de sustrato requeridas. Casi todos los tipos de materiales, incluyendo metales, cerámicas, polímeros y compuestos, pueden ser recubiertos en materiales similares o diferentes. También es posible formar recubrimientos de nuevos materiales (por ejemplo, metacrystal, beta-C3N4), depósitos gradcionados, depósitos de múltiples componentes, etc.
En 1995, la ingeniería de superficies fue un mercado de 10 mil millones de libras en el Reino Unido. Los recubrimientos, para hacer que la vida de la superficie sea robusta al desgaste y la corrosión, representaban aproximadamente la mitad del mercado.
La funcionalización de superficies antimicrobianas es una tecnología única que puede utilizarse para la esterilización en la industria de la salud, superficies auto limpiantes y protección contra biofilm.
En los últimos años, ha habido un cambio de paradigma en la ingeniería de superficies de la antigua electro deposición a procesos como la deposición en fase de vapor, difusión, chorro térmico y soldadura utilizando fuentes de calor avanzadas como plasma, láser, iones, electrones, microondas, rayos solares, radiación sincrotrónica, arco pulsado, combustión pulsada, chispa, fricción e inductiva.
Se estima que las pérdidas debido al desgaste y la corrosión en los EE. UU. son aproximadamente de 500 mil millones de dólares. En los EE. UU., hay alrededor de 9524 establecimientos (que incluyen la industria automotriz, aeronáutica, energética y de construcción) que dependen de superficies ingenierizadas con apoyo de 23,466 industrias.
Funcionalización de superficies
La funcionalización de superficies introduce grupos funcionales químicos en una superficie. De esta manera, se pueden diseñar materiales con grupos funcionales en sus superficies a partir de sustratos con propiedades de masa bulosa estándar. Ejemplos destacados se pueden encontrar en la industria de semiconductores y la investigación de biomateriales.
= Funcionalización de superficies de polímeros =
Las tecnologías de procesamiento de plasma se utilizan con éxito para la funcionalización de superficies de polímeros.
Ver también
Pulido de superficies
Ciencia de superficies
Triología
Metrología de superficies
Modificación de superficies de biomateriales con proteínas
Tratamiento con llama
Referencias
Bibliografía
R.Chattopadhyay, 'Procesos de Ingeniería de Superficies Asistidos Térmicamente Avanzados' Kluwer Academic Publishers, MA, USA (ahora Springer, NY), 2004, ISBN 1-4020-7696-7, E-ISBN 1-4020-7764-5.
R Chattopadhyay, 'Análisis, Tratamiento y Prevención del Desgaste Superficial', ASM-International, Materials Park, OH, USA, 2001, ISBN 0-87170-702-0.
S Konda, Synthesis and in situ functionalization of palladium alloy nanoparticles based on flame, AIChE Journal, 2018, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aic.16368
Enlaces externos
Instituto de Química y Catalítica de Superficies de la Universidad de Ulm