Preparación y caracterización de recubrimientos funcionales basados en materiales híbridos orgánico-inorgánico

Alamán Aguilar, Jorge
Sánchez Somolinos, Carlos (dir.) ; Peña Torre, José Ignacio (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2014
Departamento de Física de la Materia Condensada, Área de Física de la Materia Condensada

Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas

Resumen: Los materiales híbridos orgánico-inorgánico están formados por moléculas o polímeros orgánicos íntimamente mezclados a nivel molecular o nanoscópico con materiales inorgánicos. Estos materiales combinan ventajas de los materiales inorgánicos, como son estabilidad mecánica y térmica, y los orgánicos como la flexibilidad, facilidad para modular propiedades y e incluir funcionalidades. Todo esto hace estos sistemas muy atractivos a la hora de preparar materiales funcionales en diferentes formas y con múltiples aplicaciones. Así se vienen usando este tipo de materiales en forma de nanopartícula, fibra y recubrimiento a partir de estos materiales con aplicación en ámbitos como la biomedicina, catálisis o energía, entre otros. Recientemente se está explorando la formación in situ de materiales híbridos orgánico-inorgánico empleando formulaciones que contienen organosilanos epoxídicos y sistemas fotogeneradores de ácido. La formación in situ de ácido, mediante la aplicación de radiación actínica, inicia simultáneamente la polimerización de la parte epoxídica así como el proceso de hidrólisis y condensación de la parte inorgánica simplificando enormemente el proceso a un único paso. De esta manera se evita o reduce el uso de disolvente y la formulación puede ser directamente aplicada lo que resulta de gran interés en la formación de recubrimientos con distintas funcionalidades. Si bien los materiales obtenidos con esta aproximación presentan buena transparencia y por ello de interés en aplicaciones ópticas, el índice de refracción alcanzado con los silanos comúnmente empleados está limitado a valores por debajo 1,5. El objetivo del presente proyecto es la búsqueda de nuevas formulaciones basadas en la aproximación de vía directa, en las que se produce el entrecruzamiento simultaneo de la parte orgánica e inorgánica, que resulten en recubrimientos con índices de refracción superiores al del vidrio y por ello susceptibles de ser empleados en la preparación de guías de onda. Para llevar a cabo esta labor se ha partido del GLYMO (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane) como material híbrido origen y sales hexafluorofosfato de triarylsulfonio hexafluorofosfato como fotogenerador de ácido que dé lugar al curado directo de las películas depositadas. Finalmente, como elemento entrecruzante y para aumentar del índice de refracción se empleará una resina derivada de glicidil ter bisfenol A, comercializada bajo el nombre SU8. Con estos elementos se realizarán distintas formulaciones nuevas que serán procesadas como depósitos y se caracterizarán distintas propiedades: - Absorción óptica de los compuestos y recubrimientos - Proceso de fotopolimerización mediante FTIR - Propiedades mecánicas como dureza o adhesión - Acoplamiento de modos guiados con el fin de caracterizar el índice de refracción Con esta evaluación se persigue, no solo estudiar la compatibilidad entre estos materiales y la demostración de que los fenómenos descritos con anterioridad (curado directo y modulación del índice de refracción) tienen lugar, sino también comprobar la capacidad de modulación del índice de refracción para la aplicación de estos nuevos materiales en la preparación de guías de onda en el espectro visible.

Palabra(s) clave (del autor): híbrido ; sol-gel ; curado uv ; guía de onda ; orgánico-inorgánico

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master