Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 3 (1): 1-9. Enero-Marzo 2020 https://doi.org/10.37636/recit.v3119.
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ISSN: 2594-1925
Preparación de materiales funcionalmente graduados por
deposición electroforética
Preparation of functionally graduated materials by electrophoretic deposition
López-Roblero Carlos Saúl, Gochi Ponce Yadira , Oropeza-Guzmán Mercedes
Teresita*
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tijuana, Posgrado en Ciencias de la
IngenierÃa, Blvd. Industrial s/n col. Otay Tecnológico, Tijuana BC, México.
carlos.lopez18@tectijuana.edu.mx, oropeza1@tectijuana.edu.mx
Autor de correspondencia: Dra. Mercedes Teresita Oropeza-Guzmán, Tecnológico Nacional de México/Instituto
Tecnológico de Tijuana, Centro de Graduados e Investigación en QuÃmica, Blvd. Industrial s/n col. Otay
Tecnológico, Tijuana BC, México. E-mail: oropeza1@tectijuana.edu.mx. ORCID: 0000-0001-7399-5529.
Recibido: 30 de Septiembre del 2019 Aceptado: 26 de Noviembre del 2019 Publicado: 1 de Enero 2020
Resumen. - El objetivo de este trabajo es desarrollar un recubrimiento superhidrofóbico y
autoregenerable con la capacidad de proteger superficies de titanio y extender la vida útil tanto del
metal como del recubrimiento. Mediante la técnica de deposición electroforética se crearon
recubrimientos de dióxido de titanio con morfologÃa y composición variable. Hasta el momento se han
empleados dos técnicas para la fabricación de los recubrimientos superhidrofobicos: 1)
Funcionalización de nanopartÃculas de TiO
2
(anatasa) con polidimetilsiloxano por irradiación UV y 2)
Funcionalización de los depósitos electroforéticos con polidimetilsiloxano por UV. Los depósitos
electroforéticos se prepararon variando el potencial aplicado y los tiempos de deposición, se observa
que al utilizar potenciales menores los depósitos son más uniformes y homogéneos, se logra observar
también que las grietas disminuyen significativamente con la disminución del potencial aplicado debido
a que las partÃculas más pequeñas se depositan primero generando asà un arreglo homogéneo en la
superficie del metal altamente rugoso. Los depósitos fueron caracterizados por diferentes técnicas: FTIR,
RAMAN, DLS, UV-vis de reflectancia difusa, AFM y FESEM.
Palabras clave: Deposito electroforético; Corrosión; Material funcionalmente graduado; Superficie hidrofóbica; PDMS.
Abstract. - The objective of this work is to develop a superhydrophobic and self-healing coating with
the ability to protect metal surfaces and extend the useful life of both metal and coating. By means of the
electrophoretic deposition technique, titanium dioxide coatings with variable morphology and
composition were created. So far two techniques have been used for the manufacture of
superhydrophobic coatings: 1) Functionalization of TiO
2
nanoparticles (anatase) with
polydimethylsiloxane by UV irradiation and 2) Functionalization of electrophoretic deposits with
polydimethylsiloxane by UV irradiation. The electrophoretic deposits vary the applied potential and the
deposition times, they are observed that they are used, they are eliminated, the uniforms are uniform and
homogeneous, they are minimized, they are reduced, they are diminished, they are diminished, they are
diminished, they are increased, they are they increase, they increase, they increase, they decrease, they
increase, they are deposited first, thus generating a homogeneous arrangement on the surface of the
highly rough metal. All deposits were characterized by FTIR, RAMAN, DLS, UV-vis- Diffuse
Reflectance, AFM y FESEM.
Keywords: Electrophoretic deposit; Corrosion; Functionally graduated material; Hydrophobic surface; PDMS.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 1-9.
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ISSN: 2594-1925
1. Introducción
Una de las temáticas que está llamado la
atención de la sociedad cientÃfica y tecnológica
son los materiales funcionales graduados ya que
están diseñados con propiedades cambiantes en
toda su estructura, con el objetivo de realizar un
conjunto de funciones especÃficas [1]. Las
propiedades de los materiales funcionalmente
graduados estarán definidas en gran parte por el
tipo de material o nanomaterial del cual estarán
constituidos.
Los materiales semiconductores
nanoestructurados han sido el foco principal de
la investigación cientÃfica debido a su inusual
óptica, quÃmica, fotoelectroquÃmica y
propiedades electrónicas. Entre ellos, el dióxido
de titanio nanocristalino (TiO
2
) es uno de los
óxidos más investigados debido a sus
importantes aplicaciones en limpieza ambiental,
fotocatálisis, celdas solares sensibilizadas por
colorante y sensores de gas.
Dado que las pelÃculas de TiO
2
tienen
propiedades anfÃlicas bajo la radiación
ultravioleta (UV) y su naturaleza transparente,
pueden usarse en diversos tipos de aplicaciones,
como los materiales autolimpiantes y
antiempañantes utilizados en automóviles,
edificios y acristalamientos domésticos. Las
pelÃculas de TiO
2
muestran hidrofobicidad y
superhidrofilicidad en diferentes condiciones, y
la humectabilidad puede cambiarse de forma
reversible mediante la alternancia de la
iluminación con luz ultravioleta de la superficie
y el almacenamiento en la oscuridad [2].
Mediante el análisis de la estabilidad de
dispersiones de TiO
2
y con la técnica de
deposición electroforética se logró crear una
superficie con un gradiente de rugosidad y
porosidad elevados, lo cual nos permitió obtener
una de las condiciones necesarias para lograr
una superficie superhidrofóbica con elevada
rugosidad.
Para mejorar la repelencia al agua de los
depósitos electroforéticos y las nanopartÃculas
se utilizó un polÃmero lineal poli (dimetil
siloxano), cuyas caracterÃsticas principales son:
baja tensión superficial (20 N/m), alta
resistencia a la degradación quÃmica y a la
fotodegradación y alta compatibilidad biológica
con el ser humano [3].
Para combinar las propiedades y caracterÃsticas
del TiO
2
y del polidimetilsiloxano se anclaron
las cadenas poliméricas individuales del PDMS
en la superficie del TiO
2
por medio de enlaces
covalentes de Ti-O-Si mediante el uso de
irradiación UV, para lograr la funcionalización
de los depósitos y nanopartÃculas de TiO
2
se
irradio UV-C (254 nm) a los depósitos y
nanopartÃculas de TiO
2
inmersos en
polidimetilsiloxano con una intensidad de 9
mW/cm
2
durante 3 h, posteriormente se lavaron
con abundante tolueno para eliminar el PDMS
residual [4].
La técnica de deposición electroforética permite
controlar estrictamente la rugosidad y porosidad
del recubrimiento junto con las propiedades y
caracterÃstica del TiO
2
-PDMS. Los resultados
muestran que se lograron las condiciones
apropiadas para el desarrollo de un material
hidrofóbico.
2. MetodologÃa
El estudio de los materiales a depositar sobre un
sustrato se iniciará preparando dispersiones de
nanopartÃculas de TiO
2
comerciales y
sintetizadas en el laboratorio. Los medios de
dispersión se prepararán con solventes puros y
mezclas que ayuden a mejorar la estabilidad de
las dispersiones. Se utilizará surfactantes
sintéticos.