Depósito Controlado y Rápido de Recubrimientos Estructurados a Partir de Suspensiones de Micro- y Nanopartículas

El objetivo del estudio fue desarrollar las bases operativas para el depósito rápido y controlado de recubrimientos cristalinos a partir de partículas de un amplio rango de tamaños. Depositaron estos recubrimientos estructurados arrastrando a velocidad constante un pequeño volumen de líquido confinado en un menisco entre dos placas. Se caracterizaron dos tipos de recubrimientos estructurados: cristales coloidales de látex y capas delgadas de nanopartículas metálicas. El depósito de cristal se aceleró mediante el uso de suspensiones preconcentradas. Se depositaron recubrimientos cristalinos de más de unos pocos centímetros cuadrados en minutos a partir de volúmenes de suspensión acuosa de aproximadamente 10 microL. El mecanismo principal del depósito cristalino es el ensamblaje convectivo a altas fracciones de volumen. Los dos principales parámetros de proceso que permiten el control sobre el grosor y la estructura del recubrimiento fueron la velocidad de depósito y la fracción de volumen de partículas. No se encontró que la tasa de evaporación afectara el proceso en gran medida. Se utilizó un balance de flujo volumétrico para relacionar los parámetros de depósito con la estructura y propiedades del recubrimiento. Se construyeron diagramas operacionales de "fase", relacionando el grosor de la capa de cristal y la simetría de empaquetamiento con los parámetros del proceso. Estos diagramas podrían ser instrumentales en la transformación del depósito coloidal convectivo en una tecnología robusta y escalable.