Módulo 2. Desarrollo y Aplicaciones de Recubrimientos Avanzados

Generalidades

Área: Ciencia de Materiales e Investigación

Dirigido a: Personal de la industria y estudiantes con interés en las capacidades de caracterización de películas delgadas y recubriemientos.

Duración: 9 horas

Instructores: Isabel Mendivil, Nayely Pineda, Oscar Vega, Gerardo Silva.

Responsables de los Laboratorios de Servicios Generales CIMAV S.C. Subsede Monterrey

Sectores de interés: Electrónico, Biotecnología, Empaques de Alimentos, Fotocatálisis, Energías Renovables, Dispositivos Ópticos, Sensores, Semiconductores, Herramentales, Metal-mecánica, entre otros sectores afines.

Objetivos

Objetivo general
Proporcionar conocimientos básicos de las diferentes técnicas de depósito de materiales avanzados, incluyendo películas delgadas y recubrimientos, así como aplicaciones potenciales y las capacidades de los laboratorios de CIMAV. El curso incluye una explicación de las estrategias para mejorar o encontrar nuevas aplicaciones más eficientes usando métodos de análisis y caracterización de superficies. La composición de la superficie, la interfase y el volumen, así como las fases y la microestructura en general, conducen a entender el comportamiento y desempeño de los materiales durante la aplicación. Las técnicas y condiciones de depósito influyen en la composición y la microestructura para lograr la función deseada de la superficie de un material.

Objetivos específicos

1. Conocer y comprender los fundamentos y el principio de operación de la modificación superficial a través de las diferentes técnicas.
2. Desarrollar conocimientos básicos de obtención de películas delgadas y recubrimientos por diferentes técnicas de procesamiento.
3. Caracterizar las propiedades morfológicas, cristalinas y ópticas de las diferentes películas y recubrimientos avanzados.
4. Desarrollar conocimientos sobre la interpretación de los resultados y conocer las estrategias para elegir la mejor combinación de técnicas y sus aplicaciones potenciales.

Alcance

Este curso cubre principios básicos y experimentales de algunas técnicas de depósito. Se realizarán algunas prácticas demostrativas de los equipos de síntesis y se caracterizarán los depósitos usando diversas técnicas de alta resolución.

Contenido del curso

Curso teórico

Tema 1. Técnicas de depósitos de recubrimientos gruesos para aplicaciones industriales.

• Conceptos fundamentales y principios de operación de las diversas técnicas para recubrimientos
• Técnicas de proyección térmica, parámetros de operación y sistemas químicos específicos
• Aplicaciones potenciales para la industria

Tema 2. Técnica de depósito de películas delgadas

• Conceptos fundamentales y principios de operación de las diversas técnicas para películas delgadas
• Generalidades de los sistemas de vacío, materiales precursores y parámetros de operación
• Sistemas químicos específicos y aplicaciones potenciales.

Tema 3. Fundamentos de la caracterización de recubrimientos avanzados por SEM-EDXS

• Partes y componentes del equipo
• Principios de operación de la microscopía electrónica de barrido
• Análisis de la composición química semi-cuantitativa de sistemas de interés
• Capacidades de análisis complementarios (perfiles de concentración y mapeos)

Tema 4. Fundamentos de la caracterización de recubrimientos avanzados por AFM

• Partes y componentes del equipo
• Principios de operación de la microscopía de fuerza atómica
• Interpretación de resultados
• Capacidades complementarias de la técnica (AFM y Reflectancia espectral)

Tema 5. Fundamentos de la caracterización de recubrimientos avanzados por XPS

• Partes y componentes del equipo
• Principios de operación de la espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X
• Interpretación de resultados
• Capacidades complementarias de técnicas de análisis avanzado

Sesiones prácticas de laboratorio

La modificación superificial en el sustrato se caracterizará morfológicamente por la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM). En esta sesión práctica se mostrarán los métodos para evaluación de la rugosidad y topografía superficial de los depósitos, así como la interpretación de los resultados. La sesión práctica incluye llevar a cabo una demostración de la caracterización por espectroscopia fotoelectrónica de Rayos-X y las diversas técnicas empleadas con enfoque en la composición superficial de los depósitos.

Título	Enfoque de la práctica
1. Sesión demostrativa de equipos para recubrimientos avanzados	En esta sesión se demostrarán los diversos equipos con los que cuenta CIMAV para la síntesis de recubrimientos avanzados con enfoque en el sector industrial. Se dará una explicación de algunos sistemas químicos de interés y la complementariedad de las técnicas de depósito con sistemas avanzados de soldadura.
2. Métodos de síntesis de de películas delgadas	En esta práctica se realizará una demostración de los equipos de síntesis del Laboratorio de películas delgadas. Se desarrollará un experimento de síntesis por depósito físico de vapor y se explicará en detalle la afectación de los parámetros del proceso en la calidad superficial del sustrato.
3. Microscopia Electrónica de Barrido (SEM-EDS)	Mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) se caracterizarán los depósitos, se obtendrán micrografías y se realizarán varios análisis químicos semi-cuantitativos. Se reconocerán las partes y la operación en general del equipo. Se realizará el análisis morfológico de los depósitos, utilizando los detectores disponibles. Se realizarán análisis de composición química de muestras por EDS (Espectroscopia de Energía Dispersiva de Rayos-X).
4. Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) y Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos-X

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