Fabricación de superficies nanoestructuradas mediante inyección de plástico
- Autores: Tomás Baldi Boleda
- Directores de la Tesis: Carles Colominas Guàrdia (dir. tes.), Andrés-Amador García Granada (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Ramon Llull ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Mª Teresa Baile (presid.), Guillermo Reyes Pozo (secret.), José Antonio García Lorente (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química e Ingeniería Química por la Universidad Ramón Llull
- Materias:
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- Resumen
La presencia de micro y nanotexturas, es muy común en la naturaleza, presentando funcionalidades muy diversas. Entre otras, estas texturas aportan propiedades como la hidrofobicidad, la difracción de luz, la absorción o dispersión de luz o mejoras hidrodinámicas.
Algunas de estas texturas se han conseguido copiar artificialmente con gran fidelidad. Pero uno de los grandes retos es la mejora de estos procesos, ya sea con la finalidad de disminuir la dimensión de los motivos fabricados, aumentar la calidad de las micro y nanotexturas, incrementar la velocidad de fabricación o reducir el coste.
En el presente trabajo se exploran distintos métodos para la obtención de texturas a nivel micrométrico y submicrométrico, incluyendo el texturizado mediante láser. Este método permite la obtención de estructuras superficiales periódicas llamadas LIPSS (Laser Induced Periodic surface structure). Estas estructuras periódicas se han caracterizado extensamente mediante microscopía electrónica y microscopía de fuerzas atómicas en esta tesis.
Con el fin de obtener superficies micro y nanotexturadas de bajo coste que puedan fabricarse masivamente, se ha explorado la fabricación de estas en piezas de plástico. Para ello, se ha estudiado el proceso de inyección de plástico utilizando moldes que incorporan el negativo de micro texturas superhidrofóbicas. Además de la inyección experimental de plástico, se han llevado a cabo simulaciones por elementos finitos en la interfase molde-plástico durante el proceso de llenado del molde. Estas simulaciones se realizaron mediante modelos simplificados en 2D para reducir el tiempo de cálculo.
Se han conseguido hallar parámetros de inyección (presión, temperatura y tiempos de ciclo) para fabricación con éxito de piezas de polipropileno y policarbonato que presentan superficies micro y nanotexturadas superhidrofóbicas. Estas superficies se han caracterizado mediante microscopía electrónica y microscopía confocal.
En la última parte de la tesis se ha estudiado la fabricación de canales de microfluídica por inyección de plástico y, más en concreto, el desarrollo de una estrategia para la fabricación de los moldes para microfluídica. El proceso se inicia con la producción del negativo de unos canales de microfluídica mediante impresión 3D. Una vez obtenidos los canales, se copian en silicona y se realiza un recubrimiento selectivo con níquel, obteniendo así el negativo de los canales en el molde de inyección. Por último, mediante inyección, se replica el molde para la obtención de canales de microfluídica en piezas de plástico.
