La piel realiza algunas funciones metabólicas e inmunológicas, mantiene la temperatura corporal y, además, permite la interacción con el medio que la rodea. La piel es un órgano mediador que recibe estímulos del ambiente: cambios de temperatura, presión o radiación, hace de barrera física para otros seres vivos y de barrera química frente a las sustancias que componen el medio.

También los materiales tienen ‘piel’. Sus capas de átomos más externas, lo que denominamos superficie, no solo tienen entidad propia, como la piel respecto al cuerpo humano, sino que también realizan algunas de sus funciones. La superficie del material debe protegerlo del entorno en el que va a trabajar –altas temperaturas, medios agresivos químicos, medios biológicos, fricción por contacto–, evitando la oxidación, la corrosión, la falta de biocompatibilidad o el desgaste. En algunos casos se le exige que impermeabilice el paso de determinadas sustancias, como el oxígeno en las botellas de poliéster para cerveza o la radiación infrarroja en los vidrios de baja emisividad utilizados en fachadas de edificios y los parabrisas de los automóviles.

MORENOS Y MAQUILLADOS

Al igual que el bronceado de la piel influye en la estética personal, la superficie de un material puede tener la rugosidad necesaria para mostrarse mate o brillante, llevar un recubrimiento metalizado, en el caso de los plásticos, o lucir pinturas y esmaltes, en el de los metales. Todo para lograr la estética diseñada por el márquetin.

Para conseguir esta versatilidad, la ciencia y tecnología de los materiales actúa sobre un material base o sustrato mediante recubrimientos y tratamientos, que le aportan un valor resultante difícil de obtener por otras vías.

La región modificada se caracteriza, entre otras variables, por su espesor, composición, homogeneidad y adhesión, parámetros que las técnicas de análisis deben medir para controlar los cambios efectuados y diseñar materiales con nuevas prestaciones.

IMPACTO ECONÓMICO

La ingeniería de superficies, de gran importancia socio-económica, engloba el estudio de todas las técnicas que permiten modificar la superficie de un material. Se estima que tan solo la corrosión y el desgaste de los materiales afectan a un 3-5% del PIB, con influencia en sectores como automoción, aeronáutica, bienes de equipo o generación de energía. Los recubrimientos inorgánicos, como parte de la solución a estos problemas, presentan un mercado mundial de unos 22.000 millones de euros, abarcando las técnicas de galvanizado, anodizado, procesos de deposición por vía química, recubrimientos por conversión y electropulido, entre otras.

La industria de la pintura, barnices y derivados, con un mercado de unos 71.000 millones de euros, juega también un importante papel en la economía global, con aplicaciones decorativas, recubrimientos en la industria automovilística o recubrimientos anticontaminantes para productos alimenticios enlatados, por ejemplo.

Otra importante contribución económica son los recubrimientos sobre vidrio que afectan a componentes utilizados en arquitectura, recubrimientos fotovoltaicos para células solares, recubrimientos de alta reflectancia, recubrimientos anti-rayado para lentes oftálmicas, etc.

Con menos influencia económica pero con igual plusvalía se encuentran los cambios superficiales en biomateriales para prótesis, los recubrimientos y tratamientos para herramientas de corte y de conformado, así como los recubrimientos en componentes electrónicos, sensores o componentes ópticos. En España, aproximadamente 2.000 empresas se dedican al tratamiento y recubrimiento de materiales metálicos y 600 al sector de las pinturas. La investigación en este campo se realiza en gran parte a través de proyectos de programas nacionales tipo Consolider, como por ejemplo Funcoat.

POR ENCIMA

Al recubrir un sustrato con un material diferente en forma de película delgada podemos:

TRATAMIENTOS MECÁNICOS, TÉRMICOS, FÍSICOS O QUÍMICOS

Mediante radiación electromagnética (fotones), procesos de calentamiento y enfriamiento, interacción con partículas (incluidos iones, átomos, moléculas, partículas sólidas o fundidas...) se altera únicamente la capa externa del material.

Miguel Castro, Ricardo Ríos y José Antonio Puértolas son profesores de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza y miembros del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón y del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón.

ENLACES:

>>>>Red temática española ingESnet 'Ingeniería de superficies y capas delgadas'.

>>>>Libros sobre el tema.