Hidrofobicidad de superficies poliméricas mediante inclusión de nanopartículas

Abstract

Tesis de maestría en nanotecnología. Este trabajo fue enfocado al estudio de la influencia de nanopartículas en la superhidrofobicidad de superficies. En particular, sobre el efecto que tiene la hidrofobicidad o hidrofilicidad de nanopartículas en el grado de mojado de una superficie y su relación con las estructuras jerárquicas de esta superficie. Se trabajó con dos nanopartículas diferentes, ambas ampliamente utilizadas en la industria: la primera fue el dióxido de titanio (TiO2); la segunda fue el dióxido de silicio tratado con hexametildisiloxano (SiO2 hidrófobo). Los experimentos realizados con las técnicas experimentales de dispersión dinámica de luz (DLS), microscopía de fuerza atómica (AFM), microscopía electrónica de barrido (SEM) y medición de ángulo de contacto, muestran diferencias en la conformación estructural de las superficies. Por otra parte, se estudió el grado de agregación de nanopartículas de TiO2 de 20-30 nm (P25-Degussa) con un área superficial de 30-65 m2/g, en diferentes solventes (agua, etilenglicol, ácido acético y etinol) y diferentes concentraciones. Se encuentra que TiO2 es más estable a pH alcalino, con una mayor estabilidad en etilenglicol. Los radios hidrodinámicos de estos agregados en este último solvente son del orden de 120 nm. Los agregados más estables en agua fueron utilizados para recubrir superficies silanizadas porosas mediante la técnica de spin-coating. Polidimetilsiloxano (PDMS) fue usado como matriz de estos agregados. Los resultados de AFM y SEM muestran superficies porosas con tamaño de poro cercano a 100 nm. SEM muestra estos agregados con los poros distribuidos de forma aleatoria. Por otra parte, la medición de ángulos de contacto muestra que se pueden alcanzar ángulos de 8 contacto menores a los correspondientes a superhidrofobicidad; se obtuvieron valores entre 90 - 130° para superficies con SiO2 hidrofóbico.