Tesis

Actualmente, los nanomateriales adquirieron relevancia, siendo atractivos industrialmente
debido a su desempeño y bajo costo relativo al necesitar pequeñas cantidades de material
para conseguir efectos significativos. Entre los nanomateriales más estudiados se encuentran
nanopartículas (NPs) y materiales con poros nanométricos, que pueden obtenerse como
polvos, aerogeles y films, entre otros. Los films delgados porosos se sintetizan a partir de
suspensiones de NPs o utilizando soluciones precursoras que combinan el método sol gel con
el autoensamblado de surfactantes, para obtener poros ordenados en la mesoescala.
A partir de la intercalación de films delgados con diferentes índices de refracción se pueden
construir cristales fotónicos. Si los films que forman estos dispositivos ópticos son porosos,
entonces pueden funcionar como detectores de analitos por cambios en el índice de refracción
cuando se llenan los poros. En función de estas aplicaciones, se necesitan desarrollar
dispositivos multicapa que soporten solicitaciones tanto químicas, para resistir la disolución,
como mecánicas, para resistir diversas condiciones de flujo de analitos en fase líquida, golpes y
rayaduras durante la manipulación.
En este trabajo se realizó la caracterización estructural de films mono, bi y multicapa basados
en NPs o mesoporosos, a fin de determinar espesores, porosidades, fases cristalinas y estado
superficial. Conocer estos parámetros es importante realizar la posterior caracterización
mecánica mediante nanoindentación y comprender los resultados. Con esta técnica se obtuvo
la dureza y módulo de indentación de los films, y además se realizó la evaluación frente a la
fisuración y respuesta al rayado. Se observó que el comportamiento mecánico de estos
dispositivos está controlado por el material de valores más bajos de propiedades mecánicas,
sílice en este caso. También se observaron diferencias en cuanto al comportamiento frente a la
fisuración entre las multicapas basadas en NPs y las mesoporosas: a pesar de presentar valores
similares de dureza y módulo, las primeras son más resistentes a la delaminación y/o
fisuración, posiblemente debido a la mayor interpenetración entre capas.
Finalmente, se sometió la multicapa mesoporosa a un flujo de agua a 40°C y se observó que
disminuye la integridad estructural del dispositivo, pero aumentan tanto el módulo como la
dureza en las regiones remanentes que quedan adheridas al sustrato luego del ensayo. Esto
puede deberse a la disolución de la sílice que deja titania como material remanente.