El recubrimiento por inmersión es un proceso de recubrimiento industrial que se utiliza, por ejemplo, para fabricar productos a granel tales como tejidos y condones recubiertos y recubrimientos especializados, por ejemplo en el campo biomédico. El recubrimiento por inmersión también se usa comúnmente en la investigación académica, donde muchos proyectos de investigación de ingeniería química y de nanomateriales utilizan la técnica de recubrimiento por inmersión para crear recubrimientos de película delgada.
Los primeros productos recubiertos por inmersión pueden haber sido velas. Para sustratos laminares flexibles tales como telas, el recubrimiento por inmersión se puede realizar como un proceso continuo de rollo a rollo. Para recubrir un objeto 3D, simplemente se puede insertar y retirar del baño de recubrimiento. Para fabricar condones, se sumerge un molde en el recubrimiento. Para algunos productos, como los primeros métodos de fabricación de velas, el proceso se repite muchas veces, lo que permite que una serie de películas delgadas crezcan hasta formar un objeto final relativamente grueso.
El producto final puede incorporar el sustrato y el recubrimiento, o el recubrimiento puede desprenderse para formar un objeto que consiste únicamente en el recubrimiento seco o solidificado, como en el caso de un condón.
Como alternativa popular al recubrimiento por rotación , los métodos de recubrimiento por inmersión se emplean con frecuencia para producir películas delgadas a partir de precursores sol-gel con fines de investigación, donde generalmente se usa para aplicar películas sobre sustratos planos o cilíndricos . [1]
El proceso de recubrimiento por inmersión se puede dividir en cinco etapas: [2]
En el proceso continuo, los pasos se ejecutan uno tras otro.
Muchos factores contribuyen a determinar el estado final del recubrimiento por inmersión de una película delgada. Se puede fabricar una gran variedad de estructuras y espesores de películas recubiertas por inmersión repetibles controlando muchos factores: funcionalidad de la superficie del sustrato inicial, tiempo de inmersión, velocidad de extracción, número de ciclos de inmersión, composición de la solución, concentración y temperatura, número de soluciones en cada inmersión. secuencia y humedad ambiental. La técnica de recubrimiento por inmersión puede producir películas uniformes y de alta calidad incluso en formas complejas y voluminosas.
La técnica del dipcoating se utiliza para la elaboración de películas finas mediante autoensamblaje y con la técnica sol-gel. El autoensamblaje puede dar espesores de película de exactamente una monocapa. La técnica sol-gel crea películas de mayor espesor, controlado con precisión, que están determinadas principalmente por la velocidad de deposición y la viscosidad de la solución. Como campo emergente, las nanopartículas se utilizan a menudo como material de recubrimiento. Las aplicaciones de recubrimiento por inmersión incluyen:
El recubrimiento por inmersión se ha utilizado, por ejemplo, en la fabricación de nanopartículas biocerámicas, biosensores, implantes y recubrimientos híbridos. Por ejemplo, el recubrimiento por inmersión se ha utilizado para establecer un método de recubrimiento no térmico simple pero rápido para inmovilizar nanopartículas de hidroxiapatita y TiO 2 sobre polimetacrilato de metilo. [4]
En otro estudio, se depositaron nanocristales de celulosa porosa y películas de nanocompuestos CNC/PVA de poli(alcohol vinílico) con un espesor de 25 a 70 nm sobre sustratos de vidrio mediante recubrimiento por inmersión. [5]
El recubrimiento por inmersión de soles inorgánicos (o la llamada síntesis sol-gel ) es una forma de crear recubrimientos finos inorgánicos o poliméricos. En la síntesis sol-gel, la velocidad de deposición es un parámetro importante que afecta, por ejemplo, al espesor, la densidad y la porosidad de la capa.
La técnica sol-gel es un método de deposición ampliamente utilizado en la ciencia de materiales para crear recubrimientos protectores, recubrimientos ópticos, recubrimientos cerámicos y superficies similares. Esta técnica comienza con la hidrólisis de un precursor líquido (sol), que sufre una policondensación para obtener gradualmente un gel. Este gel es un sistema bifásico que contiene una fase líquida (solvente) y una fase sólida (red integrada, típicamente red polimérica). La proporción de líquido se reduce gradualmente. El resto del líquido se puede eliminar mediante secado y se puede combinar con un tratamiento térmico para adaptar las propiedades materiales del sólido.