La modificación de la superficie es el acto de modificar la superficie de un material aportando características físicas, químicas o biológicas diferentes de las que se encuentran originalmente en la superficie de un material.
Esta modificación se suele realizar en materiales sólidos, pero es posible encontrar ejemplos de modificación de la superficie de líquidos específicos.
La modificación puede realizarse por diferentes métodos con el fin de alterar una amplia gama de características de la superficie, tales como: rugosidad, [1] hidrofilicidad, [2] carga superficial, [3] energía superficial , biocompatibilidad [2] [4 ] y reactividad. [5]
Ingeniería de superficies
La ingeniería de superficies es la subdisciplina de la ciencia de los materiales que se ocupa de la superficie de la materia sólida. Tiene aplicaciones en química , ingeniería mecánica e ingeniería eléctrica (particularmente en relación con la fabricación de semiconductores ).
Los sólidos están compuestos por un material a granel cubierto por una superficie. La superficie que delimita el material a granel se denomina fase de superficie . Actúa como una interfaz con el entorno circundante. El material a granel en un sólido se llama fase Bulk .
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 desgaste , corrosión , fatiga y fluencia .
La ingeniería de superficies implica alterar las propiedades de la fase de superficie para reducir la degradación con el tiempo. Esto se logra haciendo que la superficie sea resistente al entorno en el que se utilizará.
Aplicaciones y futuro de la ingeniería de superficies
Las técnicas de ingeniería de superficies se están utilizando en las industrias automotriz, aeroespacial, de misiles, eléctrica, electrónica, biomédica, [2] textil, petrolera, petroquímica, química, siderúrgica, eléctrica, de cemento, de máquinas herramienta y de la construcción. Las técnicas de ingeniería de superficies se pueden utilizar para desarrollar una amplia gama de propiedades funcionales, incluidas propiedades físicas, químicas, eléctricas, electrónicas, magnéticas, mecánicas, resistentes al desgaste y a la corrosión en las superficies requeridas del sustrato. Casi todos los tipos de materiales, incluidos metales, cerámicas, polímeros y compuestos, pueden recubrirse con materiales similares o diferentes. También es posible formar recubrimientos de materiales más nuevos (por ejemplo, vidrio metálico. Beta-C3N4), depósitos graduados, depósitos de componentes múltiples, etc.
En 1995, la ingeniería de superficies era un mercado de 10.000 millones de libras esterlinas en el Reino Unido. Los recubrimientos, para hacer que la vida de la superficie sea resistente al desgaste y la corrosión, ocupaban aproximadamente la mitad del mercado. [ cita requerida ]
La funcionalización de superficies antimicrobianas es una tecnología única que se puede utilizar para la esterilización en la industria de la salud, superficies autolimpiables y protección contra películas biológicas.
En los últimos años, ha habido un cambio de paradigma en la ingeniería de superficies de la galvanoplastia antigua a procesos como la deposición en fase de vapor, [6] [7] difusión, pulverización térmica y soldadura utilizando fuentes de calor avanzadas como plasma, [1] [2 ] láser, [8] iones, electrones, microondas, rayos solares, radiación de sincrotrón, [2] arco pulsado, combustión pulsada, chispa, fricción e inducción.
Se estima que la pérdida debido al desgaste y la corrosión en los EE. UU. Es de aproximadamente $ 500 mil millones. En los EE. UU., Hay alrededor de 9524 establecimientos (incluidas las industrias automotriz, aeronáutica, energética y de la construcción) que dependen de superficies diseñadas con el apoyo de 23,466 industrias. [ cita requerida ]
Funcionalización de superficies
La funcionalización de la superficie introduce grupos funcionales químicos en una superficie. De esta manera, los materiales con grupos funcionales en sus superficies se pueden diseñar a partir de sustratos con propiedades estándar de material a granel. Se pueden encontrar ejemplos destacados en la industria de semiconductores y la investigación de biomateriales. [2]
Funcionalización de superficies de polímeros
Las tecnologías de procesamiento de plasma se emplean con éxito para la funcionalización de superficies de polímeros.
Ver también
Referencias
- ^ a b R. V. Lapshin; AP Alekhin; AG Kirilenko; SL Odintsov; VA Krotkov (2010). "Alisado ultravioleta al vacío de asperezas a escala nanométrica de superficie de poli (metacrilato de metilo)" (PDF) . Revista de investigación de superficies. Técnicas de Rayos X, Sincrotrón y Neutrones . 4 (1): 1–11. doi : 10.1134 / S1027451010010015 . ISSN 1027-4510 .( Hay traducción al ruso disponible).
- ^ a b c d e f AP Alekhin; GM Boleiko; SA Gudkova; AM Markeev; AA Sigarev; VF Toknova; AG Kirilenko; RV Lapshin; EN Kozlov; DV Tetyukhin (2010). "Síntesis de superficies biocompatibles por métodos de nanotecnología" (PDF) . Nanotecnologías en Rusia . 5 (9-10): 696-708. doi : 10.1134 / S1995078010090144 . ISSN 1995-0780 .( Hay traducción al ruso disponible).
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- ^ Bertazzo, S., Zambuzzi, WF, da Silva, HA, Ferreira, CV & Bertran, CA (2009) Bioactivación de alúmina por modificación superficial: una posibilidad para mejorar la aplicabilidad de la alúmina en la reparación ósea y oral. Investigación clínica sobre implantes orales 20: 288-293.
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enlaces externos
- Instituto de Química de Superficies y Catálisis de la Universidad de Ulm