LABORATORIO DE RECUBRIMIENTOS

POR PLASMA

RESUMENES DE PUBLICACIONES

RECUBRIMIENTOS DUROS TRANSPARENTES SOBRE SUBSTRATOS ORGÁNICOS

C. Lasorsa1,2 , P. J. Morando3,4 ,C. Oviedo1,5 1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar 2. Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H..

3UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sabato UNSAM. 4Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET

5Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires.

RESUMEN

Con la finalidad de brindar protección antirrayado a lentes orgánicas oftálmicas (policarbonato y CR 39), se construyó un reactor de plasma y se desarrolló un proceso de recubrimiento de SiOxCy por medio de la técnica de PECVD remoto (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). El plasma se produjo mediante una descarga de RF en la mezcla gaseosa de un monómero siliconado con oxígeno y metano. Se ensayaron diversos monómeros y mezclas de gases hasta determinar las condiciones de proceso más favorables para obtener películas de buen comportamiento funcional. Se las caracterizó químicamente mediante FTIR (Fourier Transformed Infra Red) y XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Se determinaron las propiedades mecánicas de las películas: espesor, dureza y adherencia así como su comportamiento a la abrasión y rayado, ante cambios bruscos de temperatura y por impacto mecánico. Se establecieron las condiciones para obtener películas duras como protección antirrayado para lentes oftálmicos orgánicos mediante RPECVD.

USO DE PRECURSORES ORGANOSILICONADOS PARA RECUBRIMIENTOS TRANSPARENTES SOBRE

SUSTRATOS ORGÁNICOS POR PLASMA CVD.

Autor(es) y filiación C. Lasorsa1,2 , R. Versaci3, P. Perillo1 1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar 2. Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H..

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina.

Resumen El presente trabajo trata sobre la producción de recubrimientos transparentes de SiOxCy sobre substratos de policarbonato por PECVD a temperaturas inferiores a 80ºC, con una mezcla gaseosa utilizando diferentes precursores con los cuales, en procesos semejantes, se obtuvo el mismo resultado respecto al recubrimiento obtenido, siendo el mismo de excelente calidad y de acuerdo a los estándares internacionales de exigencia para recubrimientos ópticos, se excluyo los precursores clorados por ser altamente corrosivos, y aquellos cuyo uso pudieran implicar riesgos de operación, (tóxicos o explosivos), los precursores utilizados fueron P/ej. tetraetoxisilano (TEOS), tetrametilsilano (TMS,) tetrametoxisilano (TMOS), exametildisilazano (HMDS), y metiltrimetoxilano (Z6070), con el aporte de O2 y metano como gases reactivos. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X(XPS/ESCA). Se estudiaron los grupos funcionales y elementos constitutivos de la película y las propiedades mecánicas de la misma, transparencia e índice de refracción. Se concluye que, independientemente del precursor utilizado, modificando adecuadamente las variables del proceso ( presión de la mezcla gaseosa, potencia de radiofrecuencia, relación de gases de proceso y flujo de los mismos), es posible obtener recubrimientos químicamente semejantes, de igual morfología y por lo tanto de idénticas propiedades de adherencia, estructurales y óptica. En ninguno de los trabajos consultados se hace referencia a la posibilidad de uso indistinto de diferentes precursores para la obtención de un mismo recubrimiento, estos resultados son relevantes teniendo en cuenta la diferencia de costos, y su disponibilidad en el mercado. Asimismo se estudió la influencia de la adición de metano, en dos variantes de proceso, a) con oxigeno y metano y b) con oxigeno solamente. Se observó que para todos los precursores utilizados y con idénticas condiciones de proceso, el carbono aportado por la adición de metano incrementó la concentración de compuestos de carbono disminuyendo considerablemente la presencia de silanol, compuesto que al ser hidrófilo produce inestabilidad estructural y fisuración del recubrimiento, mejorándose notablemente las propiedades del recubrimiento obtenido, el uso de metano como gas reactivo tampoco figura en los trabajos consultados.

RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO DE SIXOYCZ SOBRE SUBSTRATOS METÁLICOS

APLICADOS MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD

Autor(es) y filiación P. Perillo1 C. Lasorsa1,2 , R. Versaci3, 1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. perillo@cnea.gov.ar 2. Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H..

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina.

RESUMEN

El presente trabajo trata sobre la producción de recubrimientos anticorrosivos de SixOyCz sobre substratos metálicos por PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) en un recubrimiento bicapa, con una mezcla gaseosa utilizando metiltrimetoxilano (Z6070) con el aporte de O2 y metano como gases reactivos. El proceso se desarrolla en dos etapas, la primera con el substrato termalizado a 500ºC y en una segunda etapa con el substrato a temperatura ambiente, la primera etapa el proceso se realiza con la mezcla de O2 y Z6070, en la segunda etapa se agrega metano a la mezcla de los gases conformadores del plasma. Los recubrimientos se realizaron sobre substratos de acero inoxidable AISI 410, acero AISI M2, titanio, y aluminio AA6061. En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la evaluación electroquímica y las propiedades mecánicas del recubrimiento. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X (XPS/ESCA ), y microscopio electrónico de barrido. Se utilizaron técnicas electroquímicas para estudiar el comportamiento frente a la corrosión de los recubrimientos. Se realizaron curvas de polarización potenciodinámicas en solución de H2SO4 5% y en NaCl 0,1M. Los ensayos se efectuaron a temperatura ambiente. Este proceso se presenta como una alternativa a los procesos convencionales de inmersión por el método sol-gel, dicho método se caracteriza por producir la polimerización del reactivo por efecto del oxígeno del medio ambiente, en cambio en el proceso por plasma, las reacciones químicas en el seno del mismo son muy diferentes, lo que permite obtener recubrimientos de características también diferentes.

RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO DE SiXOYCZ SOBRE SUBSTRATOS METÁLICOS

APLICADOS MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD

Autor(es) y filiación C. Lasorsa1,2 , P. Perillo1,2, R. Versaci3,2, 1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar 2. Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H..

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina.

RESUMEN

El presente trabajo trata sobre la producción de recubrimientos anticorrosivos de SixOyCz sobre substratos metálicos por PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) en un recubrimiento multicapa, con una mezcla gaseosa utilizando metiltrimetoxilano (Z6070) con el aporte de O2 como gas reactivo. El proceso se desarrolla en dos etapas, la primera con el substrato termalizado a 500ºC y en una segunda etapa con el substrato a temperatura ambiente. La primera etapa se realiza con la mezcla de O2 y Z6070, en la segunda etapa se agrega un potencial de BIAS en el sustrato sin variar la mezcla de los gases conformadores del plasma. Los recubrimientos se realizaron sobre substratos de acero inoxidable AISI 410, acero AISI M2, titanio y aluminio AA6061. En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la evaluación electroquímica y las propiedades mecánicas del recubrimiento. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X (XPS/ESCA), y microscopio electrónico de barrido. Se utilizaron técnicas electroquímicas para estudiar el comportamiento frente a la corrosión de los recubrimientos. Se realizaron curvas de polarización potenciodinámicas en solución de H2SO4 5% y en NaCl 0,1M. Los ensayos se efectuaron a temperatura ambiente. Este proceso se presenta como una alternativa a los procesos convencionales de inmersión por el método sol-gel, dicho método se caracteriza por producir la polimerización del reactivo por efecto del oxígeno del medio ambiente, en cambio en el proceso por plasma, las reacciones químicas en el seno del mismo son muy diferentes, lo que permite obtener recubrimientos de características también diferentes.

MODIFICACIÓN DE LA HIDROFILICIDAD DEL BIOPOLÍMERO PHBV MEDIANTE TRATAMIENTO SUPERFICIAL CON PLASMA

Jorge Gibson1, Carlos Lasorsa2,4, Élida B. Hermida1-3*

1. Instituto de Tecnología “Prof. Jorge A. Sabato”, UNSAM-CNEA 2. Unidad de Actividad Materiales, CNEA

3. CONICET 4.Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H.

* Av. Gral. Paz 1499, B1650KNA San Martín. (011) 6772-7223

ehermida@cnea.gov.ar, jorge.gibson@gmail.com, lasorsa@cnea.gov.ar TÓPICO: Polímeros PALABRAS CLAVE: Polihidroxibutirato, bioabsorbible, hidrofilicidad, plasma, ingeniería de tejidos. El avance de la medicina y la ingeniería de tejidos ha generado la necesidad de nuevos materiales, en particular, materiales bioabsorbibles que sirvan como soportes (scaffolds) para la regeneración de piel. Tales materiales deben ser propicios para la siembra y proliferación de células de piel, a la vez que deben ir degradándose en sustancias no tóxicas para el organismo (bioabsorción) conforme avance la cicatrización. Es decir, que se los debe diseñar teniendo en cuenta la biointeracción, los requerimientos mecánicos para la implantación celular y la cinética de bioabsorción.

El poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV), un bioplástico obtenido por fermentación bacteriana que puede purificarse hasta lograr una escasa presencia de endotoxinas, ha dado pruebas de ser bioabsorbible. Además, sus propiedades mecánicas y de biodegradación pueden variarse mediante el control de la morfología de su estructura semi-cristalina. Es decir, que puede ser un “candidato” apropiado para los soportes de células. Sin embargo, el PHBV es altamente hidrofóbico, lo cual dificulta la fijación y el crecimiento de las células epiteliales.

Este trabajo explora los cambios en la hidrofilicidad de muestras de PHBV moldeadas por compresión y sometidas a un tratamiento por plasmas de O2, N2 y aire aplicados mediante una fuente de radio frecuencia (13.56 MHz), con una potencia de 1200 W. La muestra se termaliza a una temperatura de aproximadamente 80ºC, la presión y el flujo de gases se mantienen constantes. Se emplean muestras, producidas por moldeo por compresión, de aproximadamente 2 cm2 de área y 200 m de espesor, cuya superficie ha sido cuidadosamente limpiada. Para los diferentes gases y potenciales desviadores (bias) se determinan los cambios en el ángulo de contacto de una gota de agua desionizada de 5 l depositada sobre la muestra. El ángulo de la tangente a la gota en el punto de contacto con la superficie de PHBV se determina por análisis de imágenes de la gota, iluminada con luz polarizada y fotografiada con una cámara digital de alta resolución. Una vez alcanzada la condición que optimiza la hidrofilicidad, se evalúa si este parámetro permanece constante en el tiempo o si se manifiesta un “envejecimiento” que

deteriore el tratamiento, esto es, que incremente el ángulo de contacto.

RECUBRIMIENTO DE OXINITRURO DE TITANIO (TiNxOy) PARA USO EN CONVERSORES TÉRMICOS DE LA ENERGÍA SOLAR

Autor(es) y filiación C. Lasorsa1,2 , N. Dilalla6, P. Perillo1,2, P. J. Morando4,5 ,

R. Versaci3,2 , R. Lucio2

1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar

2. Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H.. 3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica.

Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina. 4UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sabato UNSAM.

5Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET 6Miembro de la Carrera de Apoyo del CONICET

RESUMEN

El presente trabajo trata sobre la producción de recubrimientos de oxinitruro de titanio (TiNxOy) sobre sustratos metálicos. El oxinitruro de titanio (TiNxOy), por su alta resistencia a las altas temperaturas, es un buen material para la elaboración de conversores térmicos de la energía solar. Las superficies deben poseer cualidades tales como alta absorbancia ( ) de la radiación solar (rango 0.3 m ‹ ‹ 2 m) y además baja emitancia térmica ( en el rango › 2 µm. Los recubrimientos deben mantener las cualidades ópticas a temperaturas mayores a los 300º C. Estos recubrimientos se realizaron mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) en un recubrimiento monocapa, con una mezcla gaseosa utilizando isopropóxido de titanio con el aporte de aire como gas reactivo. El proceso se desarrollo en una etapa, con el substrato termalizado a 750ºC y sin potencial de BIAS. Los recubrimientos se realizaron sobre substratos de acero inoxidable AISI 410 y acero AISI M2. En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la composición química, estructura y propiedades ópticas y mecánicas del recubrimiento. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X (XPS/ESCA), y microscopio electrónico de barrido.

RECUBRIMIENTO DE NITRURO DE SILICIO (SixNy) PARA USO EN MICROCALEFACTORES PARA SENSORES

Autor(es) y filiación C. Lasorsa1,2 , J. Giménez3, C. Arrieta3, H. Lacomi3, P. Perillo1,2 , N. Dilalla4, P. J. Morando5,6, Claudio A. Gillari3, Lidia T. Alaniz3, Daniel E. Gasulla3.

1U.A. Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar 2Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H..

3 Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa 4Miembro de la Carrera de Apoyo del CONICET

5UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sábato UNSAM.

6Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET

RESUMEN

Toda la gama de sensores, que demanden una pequeña inercia térmica en su uso, y una reducción en su consumo de potencia, son terreno fértil para la aplicación de las estructuras de micro calefactores micro maquinados sobre sustrato de Silicio (MHP:Micro-Hot-Plate). La tendencia a la miniaturización de los dispositivos sensores, y a la integración de los mismos en sistemas microelectrónicos, hacen a estos dispositivos ideales para su uso como soporte de sensores, por ejemplo, sensores de gases , tanto en su versión de óxidos-semiconductores como de películas de semiconductores orgánicos o polímeros conductivos, termo pilas para la detección de radiación infrarroja, etc. Estos recubrimientos se realizaron mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) en un recubrimiento monocapa, con una mezcla gaseosa utilizando Hexamethyldisilazano (CH3)3SiNHSi(CH3)3 con el aporte de nitrógeno como gas reactivo. El proceso se desarrollo en una etapa, con el substrato termalizado a 500ºC / 750ºC, y con y sin potencial de BIAS. Los recubrimientos se realizaron sobre substratos de silicio. En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la composición química, estructura y propiedades mecánicas del recubrimiento. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X (XPS/ESCA), y microscopio electrónico de barrido. El trabajo se completa con un complejo proceso de micro maquinado, realizado en varias etapas, que define por sí, o por no, la aprobación del recubrimiento obtenido.

RECUBRIMIENTO DE NITRURO DE SILICIO (SixNy) OBTENIDO POR DOS TÉCNICAS DIFERENTES DE PLASMA CVD

Autor(es) y filiación C. Lasorsa1,2 , P. Perillo1,2 ,

R. Versaci2,3, P. J. Morando4,5, R. Lucio2

1Gerencia de Investigación y Aplicaciones no Nucleares. Comisión Nacional de

Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250,

Buenos Aires. 1429, Argentina. lasorsa@cnea.gov.ar 2Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina.

4UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sábato UNSAM.

5Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET

RESUMEN

En el 7° Congreso binacional de metalurgia y materiales, los autores presentaron un trabajo preliminar, donde se desarrolló un proceso de recubrimiento de nitruro de silicio (Si3N4) en una oblea de silicio micro maquinada mediante la técnica de plasma PECVD, en esa oportunidad, se utilizó un reactor de radiofrecuencia, mostrándose una serie de ensayos de caracterización de los resultados obtenidos. En el presente trabajo, se profundiza el estudio de dichos recubrimientos, e introduce una variante significativa en el desarrollo de los mismos, al producirlos con un proceso de deposición totalmente diferente, que si bien pertenece a la técnica CVD, utiliza un reactor de descarga continua “globe discharge”, El presente trabajo detalla esta nueva técnica de procesamiento, y ensaya una comparación entre los resultados obtenidos por ambos métodos. Estos recubrimientos se realizaron mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) en un recubrimiento monocapa, con una mezcla gaseosa utilizando Hexametildisilazano (CH3)3SiNHSi(CH3)3 con el aporte de nitrógeno como gas reactivo. El proceso se desarrolló en ambos casos en una etapa, con el substrato termalizado a 500ºC / 750ºC. Los recubrimientos se realizaron sobre substratos de silicio. Asimismo, se presentan los resultados de la composición química, estructura y propiedades mecánicas de los recubrimientos obtenidos. En los estudios se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), y microscópio electrónico de barrido.

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE RECUBRIMIENTOS DUROS ANTICORROSIVOS OBTENIDOS CON TÉCNICAS ASISTIDAS POR PLASMA

C. Lasorsa (1), A. Cabo (2), G. Laxague (3) y S. Brühl (3)

(1) Gerencia de Investigación y Aplicaciones no Nucleares, CNEA.

Av. Del Libertador 8250, Buenos Aires. 1429, Argentina. Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Paris 532, Prov. de

Buenos Aires. 1706 Argentina. (2) IONAR S.A., Arias 3422, C1430CRB, Ciudad Autónoma de Buenos Aires,

Argentina. (3) Grupo de Ingeniería de Superficies – GIS

Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Concepción del Uruguay Ing. Pereira 676 E3264 BTD Concepción del Uruguay, Prov. de Entre Ríos, Argentina

E-mail (autor de contacto): sonia@frcu.utn.edu.ar

RESUMEN En este trabajo se presentan los resultados del análisis de desgaste y corrosión de probetas de un acero inoxidable endurecible por precipitación (Corrax) tratado con la combinación de nitruración iónica usando un plasma pulsado y recubrimiento obtenido con la técnica de CVD asistido por plasma de radio frecuencia. Se recubrieron probetas sin nitrurar, sólo con tratamiento térmico, con tres recubrimientos diferentes: SiO2, SiC y SiN. También se recubrió con uno de ellos (SiO2) un grupo de probetas previamente nitrurado. Las capas nitruradas y recubiertas se midieron en un corte usando microscopio óptico y SEM. Se analizaron las propiedades de corrosión midiendo el potencial de corrosión en circuito abierto en un electrolito de NaCl y con un ensayo en cámara de niebla salina, según norma ASTM B117. La resistencia al desgaste se ensayó en una máquina de erosión, que enfrenta a las probetas a un flujo de agua y arena en suspensión. Se encontró que la resistencia a la corrosión aumenta en las todas las probetas recubiertas, comparada con la probeta patrón y la probeta sólo nitrurada. Sin embargo en el ensayo de erosión, las probetas con tratamiento duplex, resultaron con una resistencia al desgaste mayor que las recubiertas sin nitrurar y la nitrurada solamente. Se evidenció la ventaja del soporte mecánico de la capa nitrurada para el recubrimiento duro, dado que en las probetas solo recubiertas sin nitrurado previo, el recubrimiento se rompió durante el ensayo.

ELABORACIÓN DE RECUBRIMIENTOS SELECTIVOS DE Si3N4 POR PECVD PARA USO SOLAR

N. Di lalla(1), C. Lasorsa(2,3) P. J. Morando(4,5), J. I. Morales Volosín(3), R.

Laferrara(3)

(1) CONICET - Departamento de Materiales. Comisión Nacional de Energía Atómica. ARGENTINA

(2) Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica. ARGENTINA

(3) Universidad Tecnológica Nacional, F.R.H. ARGENTINA (4) Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET. ARGENTINA

(5) Gerencia Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sábato, UNSAM. ARGENTINA

E-mail: ndilalla@gmail.com

RESUMEN En este trabajo se muestra la elaboración de recubrimientos de nitruro de silicio (Si3N4) mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). El desarrollo de este compuesto como recubrimiento delgado, está destinado a la aplicación en absorbedores fototérmicos conversores de energía solar, en particular para sistemas que operen a temperaturas cercanas a los 300°C. El Si3N4 presenta ciertas cualidades requeridas para este uso: su gran resistencia a las altas temperaturas, sus propiedades anticorrosivas y su bajo coeficiente de expansión térmica. La técnica que se empleó, se caracteriza por su simpleza y economía de proceso. Los recubrimientos se realizaron en sustratos de acero AISI 410, calentados durante el proceso para lograr la cristalización requerida. La cristalización del compuesto fue observada mediante difracción de rayos X (XRD). Las propiedades ópticas y térmicas de las superficies obtenidas fueron caracterizadas mediante reflectancia visible e infrarroja (IR) respectivamente. La microestructura fue observada mediante microscopia electrónica (ME). Las propiedades de los recubrimientos obtenidos fueron comparadas con las de una muestra comercial de TiNOx de procedencia alemana. Como resultado se obtuvieron depósitos de apariencia azul oscuro, muy adherentes a los sustratos. Los análisis de XRD revelaron una estructura cristalina con orientación preferencial (322). Las mediciones de absorbancia en el espectro solar dieron un valor promedio del 96%, muy similar al valor de la muestra comercial. Los espectrogramas infrarrojos mostraron que las superficies obtenidas presentan un bajo valor de emisividad térmica, ya que el valor de reflectancia promedio en el rango IR fue de aproximadamente el 87%.

INTERFASE DE PROTECCIÓN ANTICORROSIVA DE SixOyCz APLICADO MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD

C. Lasorsa(1,2), R. Lucio(2), R. Versaci(2,3), P. Morando(4,5), A. Cabo(6 ), P. Pineda Ramos(7)

1Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica. ARGENTINA

2Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo. ARGENTINA 3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. ARGENTINA 4 Gerencia Química CNEA, e Instituto de Tecnologia Jorge A. Sábato UNSAM.

ARGENTINA 5 Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET. ARGENTINA

6 Empresa IONAR. S.A. ARGENTINA 7 Universidad Simón Bolívar. VENEZUELA

E-mail (autor de contacto) lasorsa@cnea.gov.ar

RESUMEN

Los autores de este trabajo, han desarrollado un proceso de producción de recubrimientos anticorrosivos de óxido de silicio (SixOyCz), depositados sobre substratos metálicos mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), el recubrimiento obtenido multicapa posee excelentes propiedades anticorrosivas. Este trabajo se propone evaluar el comportamiento frente a la corrosión, de un recubrimiento multicapa, en el que se utiliza el depósito de SixOyCz mencionado precedentemente, como interfase entre el sustrato y en recubrimiento externo. Como sustrato se usa chapa de hierro doble decapada, en algunos casos con superficie tratada por nitruración iónica y en otros en la condición original. Como recubrimiento externo se usa una resina epoxi del tipo DURA-PLATE 235 de la firma Sherwin-Williams. El recubrimiento multicapa obtenido, fue sometido a ensayos de niebla salina, según la norma ASTM B 117/07, con un equipo marca ERICHSEN Modelo 606/400, y a ensayos de adherencia por tracción según norma IRAM 1109 método B XXIV 1985, y ASTM D 4541/02, método B. Se evaluaron cuatro esquemas de recubrimiento para comparar sus comportamientos. Los resultados muestran que el recubrimiento multicapa obtenido, posee un comportamiento superior al que resulta de aplicar la resina epoxi directamente sobre el sustrato, tratamiento usual en la práctica industrial. Se concluye que la mejora obtenida frente a la corrosión deriva de la contribución de cada capa, no obstante debe destacarse la importancia fundamental que tiene el grado de adherencia entre capas y de todo el recubrimiento con el sustrato. Estos aspectos también son discutidos en el trabajo.

FABRICACIÓN DE NANOTUBOS DE CARBONO MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD CON SISTEMA DE CALEFACCIÓN INTERNA

C. Lasorsa1,2 , M. Pérez1,, I. Tropper1, A. Lamagna1, A. Boselli1, R. Versaci2,3

1Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica.

ARGENTINA 2Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo. ARGENTINA

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. ARGENTINA E-mail (autor de contacto) lasorsa@cnea.gov.ar

RESUMEN

Las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono (CNTs), los convierten en elementos valiosos para su aplicación en microelectrónica, y por lo tanto, constituyen un aporte muy importante en el área de nano tecnología, en nuestro caso en particular, para la fabricación de nano sensores. En el presente trabajo, se muestran los resultados experimentales, discusión, y conclusiones, referidos a su fabricación, mediante la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), en un reactor de tubo horizontal de pyrex, utilizando metano como gas precursor en forma aislada, y con el aporte de gases auxiliares como hidrógeno y argón, a presiones variables, y una descarga de R.F. de 1000w de potencia de salida actuando como medio ionizante, de esta manera, se logró la síntesis de nano tubos de carbono sobre un sustrato de hierro (AISI 316), calefaccionado con una resistencia eléctrica interna, variando la temperatura de proceso de 200ºC a 700 ºC, el mismo se utilizo recubierto con nitrato férrico Fe(NO3)3,hidróxido férrico(Fe(OH)3), y sin recubrir, los cuales cumplieron la función de catalizador y centro de nucleación. Los resultados obtenidos dependieron de las diferentes condiciones de proceso, las cantidades producidas por proceso son de aproximadamente 0,1gr, la morfología y dimensiones de los mismos resultaron satisfactorias, siendo la longitud promedio de 8m, el diámetro promedio de 40nm, resultando aptos para ser utilizados en la fabricación de nano sensores. Se observo que con el aumento de temperatura el diámetro del nanotubo tiende a disminuir, la disminución de potencia de radiofrecuencia y temperatura simultáneamente, favorece la aparición de estructuras esféricas, el uso de hidrógeno en el proceso inhibió la formación de nanotubos.

OPTIMIZACIÓN DE UN PROCESO DE FABRICACIÓN DE NANOTUBOS DE CARBONO MEDIANTE LA TÉCNICA

DE PLASMA PECVD

C. Lasorsaa,b, M.Pereza, B. Lernera, I. Troppera, R. Versacib,c, A. Lamagnaa, A. Bosellia.

aGcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica.

Argentina. bUniversidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires,

Argentina. cUnidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Argentina.

E-mail (autor de contacto):lasorsa@cnea.gov.ar

Palabras claves: Plasma CVD, nanotubos, nanosensores. RESUMEN Los nanotubos de carbono (CNTs), por sus propiedades eléctricas, y su gran superfície específica, son elementos valiosos para su aplicación en nano tecnología, en nuestro caso en particular, para la fabricación de nano sensores. Para la fabricación de los nanotubos, se empleó la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). El proceso se llevó a cabo en un reactor de tubo horizontal de pyrex, utilizando metano como gas precursor, y una descarga de R.F. de 1000w de potencia de salida actuando como medio ionizante, lograndose la síntesis de nano tubos de carbono sobre sustratos de cobre, calefaccionado con una resistencia eléctrica interna a una temperatura de proceso de 900 ºC, los sustratos fueron recubiertos con nitrato férrico Fe(NO3)3,el cuál cumplió la función de catalizador y centro de nucleación. El sistema de calefacción empleado difiere de los métodos tradicionales por su sistema de calefacción interna. Se logró el crecimiento de nanotubos en sustratos de Fe ubicados en posición horizontal, y de Cu con crecimiento perpendicular a las paredes verticals del mismo, condición indispensable para la fabricación de nanosensores, siendo este método de fabricación el objetivo principal de este trabajo, así como disminuir tanto como fuera posible, el diámetro de los nanotubos obtenidos, siendo sus características principales longitud promedio 5m. Diámetro promedio 7 nm.

RECUBRIMIENTO DURO SIMIL DIAMANTE (DLC) SOBRE SUBSTRATOS METÁLICOS Y DE SILICIO

APLICADOS MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD.

C. Lasorsaa,b, P. Pineda Ramosb, J. I. M. Volosínb, R. Versacib,c, P. Morandod,e,

A. Lamagnaa, A. Bosellia.

a Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica. Argentina.

b Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires, Argentina.

c Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Argentina. d UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sábato UNSAM.

Argentina. e Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET. Argentina.

E-mail (autor de contacto): lasorsa@cnea.gov.ar

Palabras claves: Plasma CVD, recubrimiento duro, símil diamante, DLC. RESUMEN Los procesos por plasma se realizan a alto vacío, y permiten obtener recubrimientos de pureza y estructura perfecta, dada su absoluta independencia de la contaminación ambiental, siendo estos requisitos indispensables en microelectrónica o nanotecnología, así como en otras áreas altamente especializadas, tal es el caso del DLC (Diamond like carbon) o recubrimiento simil diamante. La deposición de la película se llevó a cabo en un proceso dual, se utilizó un reactor de plasma RF. (13,56 MHz), obteniéndose en una primera etapa del proceso, un recubrimiento de SixOyCz que actúa como interfase de anclaje del recubrimiento de DLC propiamente dicho, los precursores empleados fueron un monómero siliconado con oxígeno y metano, y en una segunda etapa, metano e hidrógeno para la producción de DLC, llegándose a obtener espesores de más de 16µm en recubrimientos de DLC con presencia de carbono en forma de grafito. Los mismos fueron caracterizados química y estructuralmente por espectrometría infrarroja, Raman, y microscopía electrónica de barrido. No se ha encontrado en la literatura consultada ningún trabajo semejante, en cuanto a la producción de un recubrimiento bicapa para, estos materiales en un solo proceso de formación, y se estima que puede ser muy ventajoso en procesos industriales.

DEPÓSITOS DE PELÍCULAS TRANSPARENTES Y CONDUCTORAS DE ZnO POR PLASMA CVD

N.Di Lalla1a, Carlos Lasorsa2,3b, Pedro Pineda Ramos3, J. I. M. Volosín3, P.

Morando4,5

1 Departamento de Materiales CNEA – CONICET, Argentina. 2 Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica, Argentina. 3 Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires, Argentina. 4 UA Química CNEA, e Instituto de Tecnología Jorge A. Sábato UNSAM. Argentina. 5 Miembro de la Carrera de Investigador del CONICET. Argentina. a e-mail: ndilalla@gmail.com b e-mail: lasorsa@cnea.gov.ar Palabras Claves: ZnO, CVD, óxido, conductor.

El ZnO es un material semiconductor que en los últimos años ha ganado gran importancia por sus propiedades optoelectrónicas. En particular, en el campo de la conversión de la energía, es de interés su aplicación como óxido conductor transparente (TCO) [1]. Las películas de ZnO estequiométricas son aislantes y transparentes, la introducción de dopantes le otorga a este material gran conductividad eléctrica, sin perder transparencia. Entonces, la película de ZnO dopada se comporta, respecto de la radiacion térmica, como un metal, reflejándola eficientemente. De esta manera, esta película opera como una superficie de baja emisividad térmica. Nuestro trabajo se centra entonces, en la obtención recubrimientos de ZnO dopados que sean transparentes a la luz visible y que sean altamente conductivos.

A tal fin, se realizaron recubrimientos policristalinos de ZnO con y sin dopaje, a través de la técnica de ¨Deposición Química en Fase Vapor Asistida por Plasma¨ (PECVD). Se utilizó Dietilzinc en concentración 1M en heptano como precursor del ión Zn. La fuente oxidante fue un flujo de O2 con un caudal de 5 litros/min y una presión parcial de 0,7 atm.. Las películas fueron crecidas sobre sustratos de vidrio, los cuales fueron mantenidos a 650 °C. El plasma fue establecido a través de un potencial de 500V .

Las películas obtenidas fueron caracterizadas para evaluar su calificación como TCO. Mediante análisis por EDAX se verificó la pureza del compuesto obtenido. Su cristalización fue establecida mediante difracción de rayos X. Se evaluaron las transmitancias ópticas y las respectivas conductividades eléctricas. Con estos datos, se realizarán correlaciones entre transparencia, conductividad y espesor de los recubrimientos. Por otra parte, para determinar la emisividad de las superficies obtenidas, estas fueron caracterizadas mediante reflectometría infrarroja.

PROPIEDADES TRIBOLÓGICAS DE UN ACERO ENDURECIBLE POR PRECIPITACIÓN NITRURADO Y RECUBIERTO Eugenia Dalibón 1,a, Carlos Lasorsa2, Amado Cabo3, Julio Cimetta1, Néstor García1, Sonia Brühl1 1 Grupo de Ingeniería de Superficies- UTN- Facultad Regional Concepción del Uruguay, Argentina 2 Laboratorio de Procesamiento por Plasma- UTN- Facultad Regional Haedo, Argentina 3 IONAR S.A., Buenos Aires, Argentina. a e-mail: dalibone@frcu.utn.edu.ar / eugedalibon@yahoo.com.ar Palabras Claves: aceros inoxidables, nitruración, recubrimientos, tribología Las propiedades tribológicas de los materiales están vinculadas a las interacciones entre superficies en contacto que se encuentran en movimiento relativo, y son determinantes en el rendimiento de componentes mecánicas. Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación (PH) son requeridos para aplicaciones especiales dado que se pueden maquinar fácilmente en estado recocido y endurecerlos con un proceso de envejecimiento posterior, sin embargo, en condiciones de servicio severo, se requiere la combinación de dureza, estabilidad estructural y resistencia al desgaste junto con resistencia a la corrosión. Para mejorar las propiedades tribológicas se pueden utilizar los tratamientos superficiales asistidos por plasma, individualmente o en forma combinada, pero cada recubrimiento y cada sustrato requieren un estudio específico. En este trabajo se presentan los resultados del estudio tribológico de un recubrimiento de nitruro de silicio depositado por la técnica de CVD asistida por plasma sobre un acero inoxidable de tipo PH envejecido y nitrurado, comparándolo con el SiNx depositado sin nitrurado previo.

RECUBRIMIENTOS CON FINES INDUSTRIALES PRODUCIDOS MEDIANTE LA TÉCNICA DE PLASMA CVD.

C. Lasorsa1,2,, R. Versaci2,3, P. Pineda Ramos2, J. I. M. Volosín2, A.

Lamagna1, A. Boselli1.

1Gcia. Invest. y Aplic. no Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica. Argentina.

2 Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires, Argentina.

3 Unidad Energía Nuclear. Comisión Nacional de Energía Atómica. Argentina.

e-mail. lasorsa@cnea.gov.ar Palabras claves: Plasma, recubrimientos, nanoestructuras, nanotecnología. RESUMEN La necesidad de nuevos materiales con propiedades funcionales muy específicas los ha tornado de muy costosa elaboración. Los recubrimientos superficiales permiten la obtención de esas mismas propiedades sin cambiar las del material de base, confiriéndole al elemento así tratado propiedades especiales, sin necesidad que todo el material de la pieza deba tenerlas, de esta manera se logra un importante ahorro económico, sobre todo, en piezas de construcción masiva, dado que, sobre una base de material relativamente barato, una superficie de buena calidad, le otorga una capacidad de comportamiento similar a una pieza construida enteramente con el material de alto costo. Estos recubrimientos comprenden procesos físico-químicos en superficie, que en algunos casos no admiten otra forma de elaboración que no sea por plasma. El proceso se realiza en reactores herméticos a alto vacío, el control preciso de los reactivos de proceso, y su absoluta independencia de contaminación ambiental, posibilitan que estos recubrimientos y elementos nanoestructurados así obtenidos, resulten de extrema pureza y estructura perfecta, siendo estos requisitos indispensables en microelectrónica y nanotecnología, así como en otras áreas altamente especializadas. En este trabajo se expone la realización de recubrimientos de dióxido de silicio, diamond-like carbon, nitruro de silicio, carburo de silicio, carburo de titanio, y elementos nanoestructurados como nanotubos de carbono, la descripción de los equipos utilizados en el proceso, y una síntesis somera de sus variables, así como las referencias de trabajos publicados sobre los productos mencionados.

ELABORACIÓN DE SUPERFICIES ABSORBEDORAS PARA APLICACIONES A ALTAS TEMPERATURAS A PARTIR DE RECUBRIMIENTOS DE Si3N4.

N. Di lalla1, C. Lasorsa2,3, P. Pineda Ramos3, J. I. M. Volosín3

1CONICET-Departamento de Materiales, CNEA. 2Gerencia de Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares, CNEA.

3 UTN, Facultad Regional Haedo. Tel (011) 6772-7764. e-mail: ndilalla@gmail.com

RESUMEN: Se evaluó la aplicación de recubrimientos de nitruro de silicio (Si3N4) para la obtención de superficies selectivas que puedan operar, a altas temperaturas, en sistemas solares con concentración. Los recubrimientos se realizaron sobre sustratos de acero Schedule, mediante la técnica ¨Deposición Química en Fase Vapor Asistida por Plasma¨. Se evaluaron las características ópticas y térmicas de las superficies obtenidas, como así también las propiedades estructurales del recubrimiento. También se estudió la estabilidad térmica del conjunto sustrato recubrimiento para determinar los posibles cambios en las propiedades selectivas originales. Las técnicas de caracterización que se emplearon fueron: reflectometría visible e infrarroja, microscopia electrónica y difractometria de rayos X (XRD). Se concluyó, que con la aplicación de recubrimientos de Si3N4 se obtuvieron superficies altamente absorbentes, cuyas absorbancias promedio fueron del 96%, y que las mismas presentaron selectividad. Estas características no se vieron afectadas sustancialmente después de recocidos a altas temperaturas. Palabras clave: Absorbedores, selectivos, Energía solar, PECVD.

CHARACTERIZATION OF CARBON NANOTUBES MANUFACTURE BY THE TECHNIQUE OF PLASMA CVD

R. Versaci1,2, C. Lasorsa1,2, P. Pineda Ramos2, J. I. M. Volosín2,

A. Lamagna1, A. Boselli1.

1 Comisión Nacional de Energía Atómica, Buenos Aires, Argentina 2Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Argentina e-mail (contact author) versaci@cnea.gov.ar

The electrical properties of carbon nanotubes (CNTs) make them valuable assets for use in microelectronics, and therefore constituting a very important contribution in the field of nano technology in our particular case, for making nano sensors [1,2]. In this paper, we present the experimental results, discussion, and conclusions, referring to their manufacture by technical PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) reactor in a horizontal pyrex tube, using methane as precursor gas in isolation, and the contribution of auxiliary gases such as hydrogen and argon pressure variables, and an RF discharge 1000w output power acting as a means of ionizing thus achieving the synthesis of carbon nanotubes on a substrate of iron (AISI 316), heated with an electric heating internal at 800 º C, the same was used coated ferric nitrate Fe(NO3)3, which served as a catalyst and central nucleation. Also we used as substrate a copper grid……… The results obtained depended on the different process conditions, with the aim of this work, not only the manufacture of carbon nanotubes of practical application in sensors, but also the study of the influence of different process conditions on the final results, which were verified by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Figure 1 shows a SEM image of nano tube and figure 2 a TEM detail. On figure 3 we can see that the diameters are between 8.5 and 12 nm. Figure 4 shows To be a method of production of nanotubos of carbon, not conventional, the results as for the quantities taken place by process, of approximately 0,1gr, as well as morphology and dimensions were satisfactory, being usable in the production of nano sensors. One observes that with the increase of temperature the diameter of the nanotubo tends to decrease, what could be interpreted as that, to a bigger kinetics of the species, the mass of the same ones becomes more difficult, creating less massive structures, on the other hand, the results agree with other works.

FABRICATION OF SILICON MICROARRAY BY LASER MICROMACHINING AND WET ETCHING

Perez, Maximiliano S.1; Lerner, Betiana1; Toro, Cinthya1; Lasorsa, Carlos1 2;

Rinaldi, Carlos A.1; Boselli, Alfedro1 and Lamagna Alberto1.

1 Departamento de Micro y Nanotecnología. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. Gral. Paz 1499, Buenos Aires, Argentina. 2 Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires, Argentina

Ph: +54-11-6772-7931 Fx: +54-11-6772-7067 Em: max@fullgen.com

Abstract

We report the combined use of laser ablation micromachining and wet etching in silicon wafers covered with a sacrificial layer of silicon nitride (Si3N4) allowed develop microarrays of cavities with potential uses in drug delivery systems and detection of biomolecules.

Introduction

The manufacture of silicon micromachining structures such as nanopores, microarrays or nanocavities are of great interest for sensing biological molecules, controlled drug delivery, etc. The manufacture of these devices by conventional techniques is very laborious and time consuming. The possibility of manufacturing microcavities using laser ablation provides a new way to obtain patterns on silicon wafers with nitride layer as a sacrificial mask. Currently there is an increasing interest in developing techniques to replace conventional lithography to obtain the desired MEMS architecture quickly, improving the time, cost and infrastructure. This work demonstrated the utility of rapid prototyping on silicon (Si) wafers for the manufacture of micro arrays, combining laser ablation micromachining with wet etching technique.

A new combined method to make microcavities in Si(100)

C. Toro1, B. Lerner1, M.S. Perez1, C. Lasorsa2, C.Rinaldi1-3, A.Boselli1 and A. Lamagna1

1- Dept. Of Micro and Nanotechnology, GAIAN, CNEA. Av. Gral. Paz, San Martín, Prov. de Buenos Aires, Argentina.

2- Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, Buenos Aires, Argentina

3- National Council of Scientific and Technical Research, Argentina.

ctoro@cnea.gov.ar Our contribution was developed a method for efficient fabrication, this means provide high quality, reliability, and low cost to make microsystems. In this way we could make microarrays of pyramidals holes in differents sizes, with an 90% of repetibility. A short pulsed laser Nd:YAG was used to perform a high quality of micromachinig by using thin films (thicknes minor than 1µm) to cover and protect the substrate. The quality obtained is comparable with the ultrashort laser machining system [1] (see figure 1). After the aperture of the holes, a wet etching was used to make the micropyramidals holes. The samples in the figure 1 were attacked with KOH (40% m/v, @60ºC) and in all experiences we used a Q-switch Nd:YAG, 225mJ/cm2 at 532nm. These microarrays would be used for sensing biologic molecules [2], drug-delivery [3], etc. These prototypes had been made in less than 3hs: 3 minutes to make the holes with the laser and 2.5hs to make the etching.

It was found that the size of the pyramidal cavities varies if you make multiple shots or if they become larger openings in the nitride (several shots next to each other) therefore varies reliability depending of the way in which was done the holes with the laser.

(a) (b) Figure 1(a) SEM Micrograph of a pyramidal hole with floating Si3N4. (b) Fluorescent optical microscopy of an array with its first cavity

full with DNA fluorophore.

New method for nanosecond laser machining

C. Toro1, C. Lasorsa2 and C. Rinaldi3

1- Dept. Of Micro and Nanotechnology, GAIAN, CNEA. Av. Gral. Paz, San Martín, Prov. de Buenos Aires, Argentina.

2- Universidad Nacional Tecnológica, Regional Buenos Aires, Argentina.

3- National Council of Scientific and Technical Research, Argentina.

ctoro@cnea.gov.ar The technique of micro-machining assited by laser is the most recent and flexible process for the design of complex prototypes using various substrates, but when it applies a lot of energy in a very localized area there are hot-affected zones (HAZ) [1], the challenge is to improve the quality of machining using a short pulse laser. For other hand, is knowed that using a femtosecond laser this HAZ decrece [2, 3]. A good quality silicon micromachining has been obtained with a nanosecond Q-switch laser and covering the samples with thin films of Si3N4. In this machining system, the process is divided into two parts: first, the parameters of micromachining were established, in the second term, where they are already known conditions of removal of material (light energy, number of pulses, focal length and the mechanics of the movements required to fabricate the prototype), we proceed to manufacture the device. In this sense, we were experimented using a laser (532 nm) short pulse, and substrate of Si (100) covered with silicon dioxide and silicon nitride, with different thickness. In this work are shown the first results, now we are working in the improve the quality in lines machining and after that in surface machining.