Técnicas de modificación de superficies mediante nanotecnología sobre materiales poliméricos, metálicos, madera, textile

Técnicas de modificación de superficies mediante nanotecnología sobre materiales poliméricos, metálicos, madera, textile

Proyecto NANOSURF:

  1. Resumen y motivación del proyecto

La nanotecnología aplicada a la modificación de superficies, ya sean poliméricas, metálicas, cerámicas, maderas, textiles, o vidrios, constituye una herramienta de enorme importancia, tanto presente como de futuro. Los innovadores tratamientos superficiales permiten la mejora drástica de propiedades en materiales tradicionales, sin olvidar la capacidad para proporcionar nuevas funcionalidades inéditas.

Las estrategias para la modificación de superficies en cualquier tipología de materiales o substrato, suele seguir fases comunes, aunque basadas, obviamente, en tecnologías adaptadas al tipo de material. Un proceso o desarrollo de modificación superficial puede transitar a través de las siguientes etapas básicas:

– Activación / Tratamiento de la superficie del substrato polimérico, metálico, madera, textil o cerámico.

– Modificación de nanopartículas para optimizar el anclaje al substrato y disminuir la capacidad de aglomeración.

– Proceso de aplicación / recubrimiento sobre el substrato.

– Mejora de la adhesión. Estabilidad del tratamiento superficial.

– Caracterización de propiedades superficiales.

Es en este marco donde se perfila el proyecto NANOSURF. Este proyecto se encuentra dentro del ”Programa de proyectos de I+D en colaboración” del IVACE, en el que participan los IITT: AIDIMA, ITC, AIMME, AITEX y AIMPLAS (este último como coordinador). En este proyecto se estudia la enormemente prometedora tecnología de recubrimientos, desarrollando al mismo tiempo sinergias y nuevas aplicaciones, ampliando el rango de sectores industriales y potencial de aplicación. El carácter último de la colaboración entre sectores tan horizontales y verticales es encontrar y definir puntos comunes, sinergias y convergencias entre las tecnologías diferenciadas. Se estudiará, por tanto, la viabilidad de metodologías de activación de superficies y tecnologías de tratamiento superficial exclusivas que sean compatibles entre metales, maderas, textiles, cerámicos y polímeros, teniendo en cuenta las modificaciones y adaptaciones necesarias.

Otro de los puntos de especial interés en el carácter colaborador y de aprovechamiento de técnicas y recursos será detectar convergencias en el empleo de técnicas de caracterización comunes de los materiales que determinen la mejora de propiedades en superficie (tribológicas, sensoriales, microbianas, funcionalidades variadas, etc.).

En el futuro claramente se perfilan los llamados materiales mestizos o híbridos. Esto es, materiales donde el carácter plástico, metálico, maderas, textiles, o cerámico deja de tener sentido para convertirse en un nuevo material con características y propiedades diferentes y sinérgicas a los tradicionales. Por ello, el objetivo principal de la colaboración entre institutos es detectar y aplicar estas convergencias en los tratamientos superficiales mediante nanotecnología y técnicas de caracterización como antesala del desarrollo de estos futuros materiales híbridos.

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Convergencia entre sistemas de recubrimientos funcionales mediante nanotecnología

 

  1. Objetivo general del proyecto.

El objetivo general del proyecto NANOSURF es el estudio de aplicación de las tecnologías de tratamiento superficial, mediante la aplicación de la nanotecnología, para la obtención de nuevas propiedades en los sustratos. Para ello, y dado que convencionalmente en cada sector industrial se emplean unas tecnologías concretas se pretende que mediante una estrecha colaboración se estudie la posibilidad de intercambiar conocimiento e implementar tecnologías ya maduras en un sector en otros sectores industriales.

Los sectores implicados serán: plástico, textiles, maderas, metal y cerámico.

Para llevar a cabo el objetivo general del proyecto es necesario aunar conocimientos en tratamiento y modificación superficial de los materiales en cada sector y, estudiar la viabilidad de extrapolar estas tecnologías a los otros sectores implicados, buscando nuevas propiedades en los materiales de estudio, técnicas más efectivas o medioambientalmente más sostenibles.

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Esquema de relación entre sectores implicados en el proyecto

Esquema de relación entre sectores implicados en el proyecto

  1. Objetivos específicos del proyecto.

Los objetivos específicos previstos para el proyecto son los siguientes:

  1. Detección de aplicaciones innovadoras en el campo de tratamientos/recubrimientos basados en nanotecnología para plásticos, metales, maderas, textiles, cerámicos y vidrios.
  2. Definición del potencial interés industrial y de generación de negocio de estas aplicaciones. Selección final de casos de estudio.
  3. Establecimiento de metodologías y etapas claves en el tratamiento de superficies. Estudio de lugares comunes, así como etapas diferenciadoras entre los diferentes sectores participantes.
  4. Mejora de la durabilidad y adhesión de los recubrimientos mediante la aplicación de soluciones nanotecnológicas.
  5. Aplicación de técnicas de recubrimientos técnicamente más accesibles para la industria y razonables medioambientalmente, evitando así una de las limitaciones tradicionalmente más problemáticas para la explotación industrial de este tipo de soluciones.
  6. Estudio de técnicas de caracterización propias de cada uno de los substratos seleccionados (morfológicas, mecánicas, tribológicas, térmicas, etc.). Aplicación de técnicas específicas sobre substratos no habituales.
  7. Mejora de las técnicas actuales de modificación superficial mediante el aprovechamiento de experiencias acumuladas en materiales de naturaleza opuesta.
  8. Estudio de los potenciales riesgos de salud relacionados con la seguridad laboral. Establecimiento de pautas y protocolos en cada uno de los sectores implicados. Evaluación comparativa de dichos riesgos.
  9. Ruta de trabajo que incluya las convergencias entre técnicas de modificación superficial propias de cada uno de los materiales objeto de estudio.
  1. Beneficios del proyecto para las empresas

En la actualidad, los nanomateriales son un mercado floreciente y se emplean en multitud de tecnologías y productos de consumo, por lo que los resultados del proyecto proveerán un amplio espectro de posibles aplicaciones al mundo empresarial.

Según datos de BCC Research, los beneficios del mercado mundial de nanotecnologías alcanzaron los 10.000 millones de euros en 2.009, y hasta 2015 se espera que crezcan a un ritmo superior al 10% anual, siendo los nanomateriales el mayor segmento de mercado con un crecimiento anual que ronda el 15%.

 Entre los principales desarrollos destacamos recubrimientos funcionales basados en nanomateriales con impacto en una variada gama de áreas y sectores industriales como la metalurgia, la aeronáutica o el plástico, entre otros. En 2013 se estimaron un total de 1.5-2-5 trillones de dólares en bienes que utilizan  recubrimientos. El valor de los recubrimientos ronda los 87 billones de dólares.

En el presente proyecto se insiste en la búsqueda de procesos fáciles, rápidos y económicos que puedan ser trasladados fácilmente a la industria, limitando los típicos problemas de aplicabilidad.

Temáticas como la durabilidad de los tratamientos, efectividad y gestión de residuos son temas a tener muy en cuenta en el desarrollo del proyecto.

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TAGS: AIDIMA, PROYECTO NANOSURF

EN: Ciencia y tecnología