La modificación de superficie es el acto de modificar la superficie de un material aportando características físicas, químicas o biológicas diferentes a las que se encuentran originalmente en la superficie de un material. [1] Esta modificación se suele realizar en materiales sólidos, pero es posible encontrar ejemplos de modificación en la superficie de líquidos específicos.
La modificación se puede realizar mediante diferentes métodos con miras a alterar una amplia gama de características de la superficie, tales como: rugosidad, [2] hidrofilicidad, [3] carga superficial, [4] energía superficial , biocompatibilidad [3] [5 ] y reactividad. [6]
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 de un material a granel cubierto por una superficie. La superficie que limita el material a granel se llama fase superficial. Actúa como una interfaz con el entorno circundante. El material a granel en un sólido se llama fase a granel.
La fase superficial de un sólido interactúa con el entorno que lo rodea. 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 superficial para reducir la degradación con el tiempo. Esto se logra haciendo que la superficie sea robusta para el entorno en el que se utilizará.
Las técnicas de ingeniería de superficies se utilizan en las industrias automotriz, aeroespacial, de misiles, energética, electrónica, biomédica, [3] textil, petrolera, petroquímica, química, siderúrgica, eléctrica, cementera, 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 de sustrato requeridas. Casi todos los tipos de materiales, incluidos metales, cerámicas, polímeros y compuestos, pueden recubrirse sobre materiales similares o diferentes. También es posible formar recubrimientos de materiales más nuevos (por ejemplo, vidrio metálico, beta-C 3 N 4 ), depósitos graduados, depósitos multicomponentes, etc.
En 1995, la ingeniería de superficies era un mercado de £10 mil millones en el Reino Unido. Los revestimientos, para proteger la vida útil de la superficie contra el desgaste y la corrosión, representaban aproximadamente la mitad del mercado. [7]
La funcionalización de superficies antimicrobianas es una tecnología única que se puede utilizar para la esterilización en la industria de la salud, superficies autolimpiantes y protección contra biopelículas.
En los últimos años, ha habido un cambio de paradigma en la ingeniería de superficies desde la antigua galvanoplastia a procesos como la deposición en fase de vapor, [8] [9] difusión, pulverización térmica y soldadura utilizando fuentes de calor avanzadas como el plasma, [2] [3 ] láser, [10] ion, electrón, microondas, rayos solares, radiación sincrotrón, [3] arco pulsado, combustión pulsada, chispa, fricción e inducción.
Se estima que las pérdidas debidas al desgaste y la corrosión en Estados Unidos ascienden aproximadamente a 500 mil millones de dólares. En Estados Unidos, hay alrededor de 9.524 establecimientos (incluidas las industrias automotriz, aeronáutica, energética y de construcción) que dependen de superficies diseñadas con el apoyo de 23.466 industrias. [ cita necesaria ]
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 estándar de material a granel. Se pueden encontrar ejemplos destacados en la industria de semiconductores y la investigación de biomateriales. [3]
Las tecnologías de procesamiento de plasma se emplean con éxito para la funcionalización de superficies de polímeros.
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