Mayores prestaciones gracias a recubrimientos nanoestructurados
Los recubrimientos pueden mejorar las propiedades mecánicas, ópticas e incluso aerodinámicas de componentes en una variedad de sectores. No obstante, los eventuales cambios en la estructura superficial pueden mermar significativamente el rendimiento y, por tanto, aumentar los costes de operación y de mantenimiento. Por ejemplo, las incrustaciones sobre la superficie y la erosión de la misma aumentan el consumo de combustible de los aviones y las embarcaciones náuticas y reducen la salida de potencia de los aerogeneradores. Actualmente, la caracterización de las propiedades a tamaños inferiores a una micra requiere equipos de laboratorio sofisticados y un tiempo prolongado. Por ello, un grupo de científicos inició el proyecto NATURAL (Standardised metrology of nano-structured coatings with low surface energy), financiado con fondos de la UE, para desarrollar una metodología no destructiva rápida con la que correlacionar la estructura superficial a escala nanométrica con el rendimiento funcional en la práctica. Esta tecnología representa la primera generación de normas de metrología que relacione estructura y rendimiento, lo que permite evaluar la aptitud para el uso de los recubrimientos. Los socios del proyecto crearon métodos de perfilado con láser de gran resolución y longitud de onda corta para realizar una caracterización superficial rápida de la estructura gruesa a nanoescala de áreas extensas. Las medidas a nanoescala se correlacionaron con el análisis de tribología y flujo de fluidos a macroescala. Así, el consorcio pudo formular recomendaciones relativas a normas nuevas que asocien la nanomorfología superficial con el rendimiento funcional y, a largo plazo, también con una previsión de la vida útil. Los científicos del proyecto caracterizaron dos recubrimientos distintos, ambos de poliuretano de dos componentes, aplicándolos a sustratos de fibra de vidrio para proporcionar una base de referencia. Uno de ellos fue un recubrimiento de referencia comercial que ya estaba completamente formulado y se utilizaba habitualmente en la fabricación de palas de aerogenerador. Empleaba un sistema de resina de alto rendimiento que es una norma de la industria y también cuenta con una serie de rellenos. El segundo sistema (modelo) no tenía rellenos a fin de dilucidar más rápidamente los efectos de las nanopartículas. Se sintetizaron, se funcionalizaron y se incorporaron en los recubrimientos una serie de nanopartículas. El equipo finalizó el diseño del prototipo del sistema de medición para la caracterización nanométrica que se utilizará para la evaluación no destructiva en campo. Gracias a los mayores conocimientos acerca de los efectos de la nanoestructura en el rendimiento obtenidos por NATURAL y su sistema de metrología no destructiva, se crearán nuevas normas y revestimientos mejorados y se dará un impulso a numerosos sectores económicos. Ello ha sido posible con las técnicas de deposición mejoradas que ha facilitado el proyecto y con la instrumentación portátil, que facilita el uso. Otras ventajas derivadas son el abaratamiento de la reparación de componentes y la mejora notable de la calidad de los recubrimientos. Todo ello rebajará el coste de la factura energética que debe abonar el consumidor. Asimismo, el incremento de la eficiencia equivale a una menor contaminación, al reducirse la necesidad de producir energía con energías no renovables.
Palabras clave
Recubrimientos nanoestructurados, NATURAL, metrología, perfilado con láser, nanopartícula
