Química de superficies y pruebas de superficies y modificación y mejora de superficies

La frase "Las superficies lo cubren todo" es algo en lo que todos deberíamos pensar un segundo. La ciencia de superficies es el estudio de los fenómenos físicos y químicos que ocurren en la interfaz de dos fases, incluidas las interfaces sólido-líquido, las interfaces sólido-gas, las interfaces sólido-vacío y las interfaces líquido-gas. Incluye los campos de la química de superficies y la física de superficies. Las aplicaciones prácticas relacionadas se denominan conjuntamente ingeniería de superficies. La ingeniería de superficies abarca conceptos como la catálisis heterogénea, la fabricación de dispositivos semiconductores, las pilas de combustible, las monocapas autoensambladas y los adhesivos.

 

La química de superficies puede definirse ampliamente como el estudio de las reacciones químicas en las interfases. Está estrechamente relacionado con la ingeniería de superficies, cuyo objetivo es modificar la composición química de una superficie mediante la incorporación de elementos seleccionados o grupos funcionales que producen varios efectos deseados o mejoras en las propiedades de la superficie o interfaz. La ciencia de superficies es de particular importancia para campos como la catálisis heterogénea y los recubrimientos de película delgada.

 

El estudio y análisis de superficies implica técnicas de análisis tanto físicas como químicas. Varios métodos modernos prueban los 1 a 10 nm superiores de las superficies expuestas al vacío. Estos incluyen espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), espectroscopia de electrones Auger (AES), difracción de electrones de baja energía (LEED), espectroscopia de pérdida de energía de electrones (EELS), espectroscopia de desorción térmica, espectroscopia de dispersión de iones, espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) y otros métodos de análisis de superficies. Muchas de estas técnicas requieren vacío y equipos costosos, ya que se basan en la detección de electrones o iones emitidos desde la superficie en estudio. Además de tales técnicas químicas, también se utilizan técnicas físicas, incluidas técnicas ópticas.

​

Para cualquier proyecto de ingeniería potencial que involucre superficies, adhesivos, mejora de la adhesión a superficies, modificación de superficies para hacer que las superficies sean hidrofóbicas (humectación difícil), hidrofílicas (humectación fácil), antiestáticas, antibacterianas o antifúngicas, etc., contáctenos y nuestros científicos de superficies le ayudará en sus esfuerzos de diseño y desarrollo. Tenemos el conocimiento para determinar qué técnicas utilizar para analizar su superficie en particular, así como acceso a los equipos de prueba más avanzados.

​

Algunos de los servicios que ofrecemos para el análisis, ensayo y modificación de superficies son:

• Ensayos y caracterización de superficies

•  Modificación de superficies mediante técnicas adecuadas como hidrólisis a la llama, tratamiento superficial con plasma, deposición de capas funcionales….etc.

• Desarrollo de procesos para el análisis, ensayo y modificación de superficies

• Selección, adquisición, modificación de equipos de tratamiento y modificación de superficies, equipos de proceso y caracterización

• Ingeniería inversa de tratamientos superficiales para aplicaciones especiales

• Decapado y eliminación de estructuras y recubrimientos de película delgada fallidos para analizar las superficies subyacentes y determinar la causa raíz.

• Servicios de peritaje y litigación

• Servicios de consultoría

 

Llevamos a cabo la modificación de superficies para una variedad de aplicaciones, que incluyen:

• Mejora de la adherencia de revestimientos y sustratos.

• Hacer superficies hidrofóbicas o hidrofílicas

• Fabricación de superficies antiestáticas o estáticas.

• Fabricación de superficies antifúngicas y antibacterianas.

 

Películas delgadas y recubrimientos

Las películas o recubrimientos delgados son capas de material delgado que van desde fracciones de un nanómetro (monocapa) hasta varios micrómetros de espesor. Los dispositivos semiconductores electrónicos, los revestimientos ópticos y los revestimientos resistentes a los arañazos son algunas de las principales aplicaciones que se benefician de la construcción de películas delgadas.

 

Una aplicación familiar de las películas delgadas es el espejo doméstico que normalmente tiene una fina capa de metal en la parte posterior de una lámina de vidrio para formar una interfaz reflectante. El proceso de platear una vez se usó comúnmente para producir espejos. Hoy en día se están utilizando recubrimientos de película delgada mucho más avanzados. Por ejemplo, se usa una capa de película muy delgada (menos de un nanómetro) para producir espejos de dos vías. El rendimiento de los recubrimientos ópticos (como los recubrimientos antirreflectantes o AR) generalmente se mejora cuando el recubrimiento de película delgada consta de múltiples capas que tienen espesores e índices de refracción variables. Estructuras periódicas similares de películas delgadas alternas de diferentes materiales pueden formar colectivamente una superred que explota el fenómeno del confinamiento cuántico al restringir los fenómenos electrónicos a dos dimensiones. Otras aplicaciones de los recubrimientos de película delgada son películas delgadas ferromagnéticas para uso como memoria de computadora, administración de fármacos de película delgada aplicada a productos farmacéuticos, baterías de película delgada. Las películas finas de cerámica también tienen un uso generalizado. La dureza y la inercia relativamente altas de los materiales cerámicos hacen que estos tipos de recubrimientos delgados sean de interés para la protección de los materiales del sustrato contra la corrosión, la oxidación y el desgaste. En particular, el uso de tales recubrimientos en herramientas de corte puede prolongar la vida útil de estos elementos en varios órdenes de magnitud. Se están realizando investigaciones sobre muchas aplicaciones. Un ejemplo de investigación es una nueva clase de materiales de óxido inorgánico de película delgada, llamado óxido multicomponente de catión de metal pesado amorfo, que podría usarse para fabricar transistores transparentes que sean económicos, estables y ambientalmente benignos.

 

Como cualquier otro tema de ingeniería, el área de películas delgadas exige ingenieros de una variedad de disciplinas, incluidos los ingenieros químicos. Contamos con excelentes recursos en esta área y podemos brindarle los siguientes servicios:

• Diseño y desarrollo de películas delgadas y recubrimientos

• Caracterización de películas delgadas y recubrimientos, incluidas pruebas químicas y analíticas.

• Deposición química y física de películas delgadas y recubrimientos (enchapado, CSD, CVD, MOCVD, PECVD, MBE, PVD como pulverización catódica, pulverización catódica reactiva y evaporación, haz de electrones, topotaxia)

• A través de la construcción de estructuras complejas de película delgada, creamos estructuras multimateriales como nano-composites, estructuras 3D, pilas de diferentes capas, multicapas,…. etc.

• Desarrollo y optimización de procesos para deposición, grabado y procesamiento de películas delgadas y revestimientos

• Selección, adquisición, modificación de equipos de proceso y caracterización de películas delgadas y recubrimientos

• Ingeniería inversa de películas y recubrimientos delgados, análisis químico y físico de capas dentro de estructuras de recubrimiento multicapa para determinar el contenido químico, los enlaces, la estructura y las propiedades

• Análisis de causa raíz de estructuras y recubrimientos de película delgada fallidos

• Servicios de peritaje y litigación

• Servicios de consultoría