Un grupo de físicos del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA) de la Universidad de Costa Rica, cuentan con la tecnología the «sputtering» o espurreo en español, para producir una gran variedad de recubrimientos duros sobre superficies metálicas o plásticas.
Esteban Avendaño, se encuentra actualmente en Brasil en un curso de capacitación sobre técnicas de sintrocron para el análisis de superficies.
Estos recubrimientos están compuestos de diferentes materiales y se usan en fotocatálisis, semiconductores, sensores y muchas otras aplicaciones para solventar problemas de fricción y recubrimientos para decoración.
Con este proceso se pueden recubrir materiales plásticos, metálicos, vidrio, y otros para que su vida útil se prolongue por muchos años. En el caso de recubrimientos duros de nitruro de titanio, se puede emplear en moldes para hacer productos plásticos o en piezas metálicas pequeñas entre otros.
Uno de los investigadores del CICIMA, el Dr. Esteban Avendaño Soto, especialista en física del estado sólido, graduado de la Universidad de Uppsala, Suecia, trabajó en su doctorado con películas finas de materiales electrocrómicos, es decir óxidos que cambian de color cuando se les inserta o extrae carga.El investigador depositó estas películas por medio de «sputtering» y ha trabajado además con otras muestras para aplicaciones de fotocatálisis, sensores y recubrimientos duros.
El especialista Avendaño explicó que el uso en decoración es muy efectivo, porque se puede controlar las condiciones de deposición, lo que da como resultado en mezclas de argón, nitrógeno y oxígeno durante la deposición de titanio, de diferentes colores como verde, amarillo, azul, que en decoración se verían muy bien.
Añadió que la adherencia de esta clase de películas es extremadamente buena y como todo material tiene un tiempo de vida, pero en este caso tardaría décadas en degradarse.
PROCESO DE «SPUTTERING»
Para comprender el proceso de «sputtering» es necesario definir qué es un plasma. Se trata de un gas ionizado, por ejemplo un gas noble como Argón, que ha perdido un electrón y se ha vuelto positivo al aplicárcele un voltaje externo.
Por ejemplo, los gases a alta temperatura en el sol, la luz que proviene de una lámpara fluorescente, la llama de un fósforo, la aureola de color violeta que se produce en los cables de alta tensión cuando hay mucha humedad, también son conocidos como efecto estrella.
La figura adjunta muestra el proceso de sputtering en cuatro pasos. Primero, una cámara de acero inoxidable se inunda con gas (a), luego se aplica un voltaje que ioniza el gas (b). Los iones son acelerados hacia el material de trabajo (ej. Ti) y finalmente el material es erosionado al ser impactado por los iones produciendo a su vez un gas de metal (c). Este gas de metal se adhiere a la superficie que se desea recubrir (d).
El material de trabajo puede ser un metal o un óxido. Si al realizar este proceso se mezclan argón y nitrógeno, es posible producir nitruros; lo mismo ocurriría si se mezcla argón con oxígeno para producir películas de óxido.
COLABORACIÓN CON LA INDUSTRIA
A los investigadores del CICIMA les interesa poner estos conocimientos al servicio de la industria, como lo han hecho en otros tópicos de investigación de los materiales. El Dr. Avendaño dijo que si bien les interesa hacer ciencia básica, también consideran importante la aplicación en este caso en beneficio de la industria, tal y como se realiza en países desarrollados.
Al respecto, dijo que afortunadamente la UCR cuenta con centros de investigación como el de Microscopia Electrónica y el CICIMA, que poseen equipos e investigadores de alto nivel, para realizar estudios que favorezcan procesos industriales.
Añadió que en la Universidad de Uppsala se realizaba investigación básica, además de desarrollo para sistemas industriales para mejorar o producir nuevos productos. La idea, insistió, es que si se conocen las propiedades fundamentales de un determinado material, se pueden encontrar más aplicaciones y desarrollar más productos o procesos.
El CICIMA tiene dentro de sus objetivos brindar apoyo y asesoría a la industria nacional en el campo del desarrollo, selección, adaptación y sustitución de materiales en sus procesos productivos. También desarrolla metodologías y procedimientos para el control de calidad y protección de materiales, así como la posible aplicación tecnológica de nuevos materiales.
Dentro de las áreas de investigación de este Centro, además de los recubrimientos duros, decorativos y biocompatibles, están los recubrimientos metálicos y cerámicos, los superconductores, las propiedades ópticas de semiconductores, las propiedades físicas de películas delgadas: eléctricas, magnéticas y ópticas.
Otro campo que investigan son las propiedades físicas de metales hidrogenados, las propiedades y caracterización acústica de materiales y cuartos grandes, la contaminación sónica y estudios de corrosión, en colaboración con el Instituto Costarricense de Electricidad.
