Diseño de recubrimientos hidrofóbicos por el proceso sol-gel

Abstract

El objetivo del presente proyecto es la obtención de superficies hidrofóbicas, mediante el proceso sol-gel, partiendo de diferentes precursores silíceos. También se estudia la optimización de los parámetros de dos métodos de recubrimiento de superficies: Dip-coating y Spray-coating. Los parámetros de estudio más importantes son: el pH (acción catalítica), tiempo de inmersión (Dip-coating), tiempo de esprayado (spray-coating) y temperatura de secado. Para caracterizar los recubrimientos se mide el ángulo de contacto con agua (WCA), fijándose como objetivo superar los 120º. Conjuntamente se estudia la transparencia de los recubrimientos mediante el método de Ultra violeta visible, buscando obtener recubrimientos transparentes, con una transmitancia mayor que 0.9. Asimismo, se analiza la morfología superficial de los mismos mediante Microscopía de fuerza atómica (AFM). Con el empleo de nanopartículas, se han conseguido recubrimientos superhidrofóbicos con un ángulo de contacto de 161º, pero con una baja transmitancia, aparte de tener poca resistencia mecánica, careciendo de aplicación técnica. Asimismo, se ha visto que el tiempo de esprayado y la temperatura de secado, en general, repercuten de manera positiva, en cambio, el tiempo de inmersión no es un factor influyente

The aim of the present Project is the design and implementation of hydrophobic surfaces by using a wet chemical method known as sol-gel technology. In a first step, a deep study about an adequate selection of the different metal alkoxydes (silica precursors) have been performed. In a second step, the optimization of the specific parameters has been also evaluated for two different deposition techniques such as dip-coating and spraycoating. The most important parameters of study were the pH (catalytic action), immersion time (Dip-coating), spray-coating time and drying temperature. In order to characterize the surface coatings, several techniques have been employed such as water contact angle (WCA), UV-Vis spectra and Atomic Force Microscopy (AFM). Finally, the experimental results corroborate that the use of silica nanoparticles make possible the design of superhydrophobic surfaces (WCA = 161º), although the transmittance values or mechanical resistance are lower. In addition, it has been found that the spray time and the drying temperature play a key and positive role in the final hydrophobic behavior in comparison with the immersion time