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Recubrimientos Híbridos

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Objetivos:

El objetivo principal de esta área es investigar sobre el desarrollo de recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos a partir de reacciones de condensación hidrolítica de alcóxidos de silicio funcionalizados con diferentes grupos orgánicos, tales como metilo, metacrilato y epoxi, entre otros. A través del control de los procesos de síntesis, se investiga la optimización de propiedades fisicoquímicas de los materiales desarrollados y la incorporación de nuevas propiedades funcionales.

Como objetivos particulares se plantean:

  • Desarrollar recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos con propiedades biocidas.
  • Desarrollar recubrimientos y membranas de interés biotecnológico mediante la pulverización de soluciones híbridas orgánica-inorgánicas.

Proyectos en ejecución:

  • Desarrollo de recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos con propiedades biocidas
    Esta línea de investigación se enfoca en el desarrollo de materiales híbridos orgánico-inorgánicos con propiedades biocidas. La combinación de la química sol-gel, que permite el diseño y la síntesis de materiales con características fisicoquímicas muy específicas, con las propiedades antibacterianas de aditivos activos, tales como Ag, Cu y Co, permite innovar en el campo de los recubrimientos biocidas. De este modo, es posible conformar una barrera a la reproducción de colonias de microorganismos y sus consecuencias no deseadas, tanto sanitarias como económicas y estéticas. A través de los diferentes parámetros de síntesis involucrados en el desarrollo de estos materiales, se trabaja principalmente en el control de las dos claves más importantes que hacen a la eficiencia de estos materiales: el tamaño de las nanopartículas activas y las propiedades difusivas de la matriz que las contiene.
    La plata es uno de los agentes activos más reconocidos por su alto poder bactericida, baja creación de resistividad por parte de los microorganismos y su baja toxicidad relativa. Diversos estudios señalan que, para presentar un poder biocida efectivo, las partículas de plata no deberían superar los 10 nm de diámetro. Por otro lado, un tamaño superior a ese representaría una pérdida de efectividad en el dopado y la posibilidad de quedar atrapadas en la matriz del recubrimiento. El control de las propiedades difusivas del material de la matriz tiene impacto directo en la vida útil del recubrimiento. Si bien una liberación rápida del componente activo puede resultar beneficiosa en caso de necesitarse un efecto de shock, también puede causar que la el plazo de utilidad del material desarrollado se vea sensiblemente disminuido. De este modo, para alcanzar un proceso de liberación controlada, constante en el tiempo, en esta línea también se investiga en el control de las propiedades difusivas del material a través de la nano-estructura desarrollada en el mismo. Por medio de un proceso de condensación hidrolítica de diferentes alcóxidos de silicio orgánicamente funcionalizados y la incorporación de nanopartículas densas es posible desarrollar materiales con las propiedades óptimas para esta aplicación.
  • Desarrollo de recubrimientos y membranas de interés biotecnológico mediante la pulverización de soluciones híbridas orgánica-inorgánicas obtenidas por sol-gel
    En esta línea de investigación se plantea como objetivo central la optimización y consolidación de la técnica de pulverizado para la deposición de recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos de base sílice realizados por sol-gel. La deposición de materiales por pulverizado es una técnica ampliamente difundida en toda clase de industrias debido a los bajos costos operativos y a otras ventajas tales como altas velocidades de producción, adaptabilidad a geometrías de sustrato complejas y posibilidad de automatización, entre otras. Sin embargo, la utilización de éstas técnicas con soluciones desarrolladas por sol-gel, de base alcohólica, está virtualmente inexplorada. Considerando las amplísimas posibilidades que la síntesis de materiales por sol-gel brinda para el desarrollo de materiales con propiedades funcionales, existe un sinnúmero de materiales que hoy en día no pueden ser explotados comercialmente debido a restricciones operativas impuestas industrialmente. De este modo, en este proyecto se explora la aplicación, por este tipo de técnicas, de recubrimientos desarrollados por sol-gel de interés biotecnológico.
    El procesamiento digital de imágenes constituye en una herramienta que, en este caso, permite la segmentación, caracterización y cuantificación tanto de los diferentes recubrimientos estudiados en este proyecto, tales como biocompatibles, bioactivos y recubrimientos con actividad biocida.
    El equipo de trabajo involucrado en este proyecto también incluye a investigadores y becarios de la División Corrosión del INTEMA y del Grupo de Procesamiento Digital de Imágenes del Departamento de Electrónica de la Facultad de Ingeniería (UNMdP).
  • Colaboración con otros grupos de investigación
    El área de investigación en Recubrimientos Híbridos de la División Cerámicos también mantiene estrecha relación con proyectos desarrollados por la División Corrosión del INTEMA.
    En este sentido, en el marco del Proyecto “Síntesis y caracterización de recubrimientos funcionales nanoestructurados por sol-gel sobre acero al carbono”, a cargo de la Dra. Silvia Ceré, se co-dirige la Tesis doctoral de la Lic. Ianina Santana.
    También se colabora fuertemente con el Proyecto “Desarrollo de electrolitos híbridos orgánico-inorgánicos para baterías de litio secundarias de estado sólido a través del proceso en solución. Estudio de la estabilidad termodinámica de las interfases electrodo/electrolito”, recientemente iniciado por el Dr. Raúl Procaccini.
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Contacto:

Dr. Sergio A. Pellice
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