Aplicación de recubrimientos funcionales sobre vidrio empleando plasma atmosférico frío

  1. Rodolfo Múgica Vidal
Supervised by:
  1. Fernando Alba Elías Director
  2. Ana González Marcos Director

Defence university: Universidad de La Rioja

Year of defence: 2017

Committee:
  1. Manuel Castejón Limas Chair
  2. Eliseo Pablo Vergara González Secretary
  3. Javier Alfonso Cendón Committee member
Department:
  1. Ingeniería Mecánica
Doctoral Programme:
  1. Programa Oficial de Doctorado en Innovación en Ingeniería de Producto y Procesos Industriales

Type: Thesis

Abstract

Los recientes avances en las técnicas para la generación de plasma han dado lugar al desarrollo de tecnologías de plasma atmosférico frío, cuya capacidad para llevar a cabo tratamientos superficiales las ha convertido en un foco de interés de cara a su implantación en la industria. Una de las características más atractivas de esta tecnología es la posibilidad de modificar determinadas propiedades funcionales de los materiales sin someterlos a grandes variaciones de presión o temperatura que pudieran provocar cambios no deseados en otras. Con esta tesis, que engloba los resultados de tres publicaciones científicas, se pretende demostrar la utilidad de los procesos de plasma-polimerización con tecnologías de plasma atmosférico frío para abordar los problemas asociados al vidrio empleado en las industrias de las energías renovables y del automóvil. Para ello, en dichos trabajos se ha utilizado un sistema de chorro de plasma a presión atmosférica (Atmospheric Pressure Plasma Jet, APPJ) para depositar recubrimientos sobre sustratos de vidrio mediante plasma-polimerización, los cuales se han estudiado mediante análisis morfológicos, químicos y funcionales. En el marco de las energías renovables, en los dos primeros trabajos presentados se estudia la aplicación de diversos recubrimientos para promover el carácter hidrófugo y la resistencia al desgaste del vidrio empleado en paneles solares. Estos recubrimientos pretenden reducir el impacto negativo que tienen la suciedad y el deterioro superficial en la ya de por sí limitada eficiencia de estos elementos. En cada uno de estos trabajos se emplean mezclas de dos precursores líquidos, con distintas composiciones químicas, cada uno de ellos especialmente escogido como proveedor de cada una de las propiedades funcionales objetivo. Puesto que la hidrofugacidad y la resistencia al desgaste presentan tendencias opuestas (cuanto mayor es una, menor suele ser la otra), un aspecto clave de estos trabajos consiste en determinar en qué proporciones deben mezclarse los precursores empleados para obtener un recubrimiento satisfactorio en ambas propiedades. Por ello, en cada trabajo se analizan recubrimientos obtenidos a partir de mezclas de precursores en distintas proporciones (del 0% al 100%). En el marco de la industria automovilística, en el tercer trabajo busca una disminución de la fricción mediante la aplicación de recubrimientos por plasma-polimerización sobre el vidrio. Estos recubrimientos pretenden ser una alternativa a las actuales soluciones empleadas en aquellas partes en las que éste se desliza contra otros elementos del vehículo, tales como los limpiaparabrisas y las juntas de estanqueidad de las ventanillas. Utilizando un único precursor, y con el fin de determinar qué condiciones del proceso de plasma-polimerización favorecen la reducción del coeficiente de fricción, en este trabajo se analizan recubrimientos obtenidos suministrando distintos niveles de potencia y aplicando distintas cantidades de pasadas sucesivas. El espesor de los recubrimientos y su composición química parecen determinar su comportamiento tribológico, siendo necesarios un espesor y un carácter inorgánico lo suficientemente elevados para reducir de manera efectiva el coeficiente de fricción del vidrio. Se considera que, con los resultados obtenidos en esta tesis, se han satisfecho los objetivos planteados. Esto demuestra las prometedoras aplicaciones de las tecnologías de plasma atmosférico frío en industrias tan importantes como la de las energías renovables y la automovilística.