formación de inestabilidades elásticas en películas de oro

formación de inestabilidades elásticas en películas de oro

FORMACIÓN DE INESTABILIDADES ELÁSTICAS EN PELÍCULAS
DE ORO EMPLEANDO REDES MODELO DE PDMS
DIANA C. AGUDELO†, MARCELO A. VILLAR†, and DANIEL A. VEGA‡
† Planta Piloto de Ingeniería Química, PLAPIQUI (UNS-CONICET), Bahía Blanca, Buenos Aires
‡ Instituto de Física del Sur, INFISUR (UNS-CONICET), Bahía Blanca, Buenos Aires
[email protected]
El estudio sobre la formación de
inestabilidades elásticas (arrugas) sobre
películas de redes poliméricas ha tomado gran
interés debido a los diversos tipos de patrones
superficiales que pueden presentarse en estos
sistemas, dando como resultado materiales con
numerosas aplicaciones posibles (sensores,
dispositivos de microfluidos, revestimientos
sensibles, substratos para cultivo de tejidos y
bio-adhesivos).
Fig. 1. Ilustración del mecanismo de
formación
de inestabilidades
elásticas
(arrugas) mediante la aplicación una fuerza de
compresión sobre el sistema. 8 y A representan
la
longitud
y
amplitud
de
onda,
respectivamente.
Durante las últimas décadas se han
desarrollado modelos simples para describir el
comportamiento mecánico de una película
rígida delgada sobre un sustrato elástico plano
(Fig. 1), con el fin de comprender la formación
y dinámica de las inestabilidades elásticas y
definir sus posibles aplicaciones. Los modelos
empíricos se enfocan en el estudio la relación
entre la longitud de onda de las inestabilidades
elásticas y las propiedades elásticas tanto de la
película como del sustrato elástico (Eq. 1);
razón por la cual esta técnica es muy utilizada
para conocer los valores de módulos elásticos
en diversos tipos de materiales a escalas
nanométricas.
λ ~ �𝐸𝑝 ⁄𝐸𝑠 �
1⁄3
(1)
En investigaciones anteriores de nuestro
grupo de trabajo se ha estudiado la influencia
de la funcionalidad del entrecruzante sobre las
propiedades viscoelásticas en redes modelo de
PDMS.
Al
caracterizar
reológica
y
molecularmente redes modelo con diferentes
funcionalidades del punto de entrecruzamiento
se observo un aumentó en el módulo elástico
de redes modelo a medida que aumenta la
funcionalidad del punto de entrecruzamiento,
debido a los cambios en la densidad de
cadenas elásticamente activas presentes en la
red. En este trabajo se estudió la relación entre
la formación de patrones de ondulaciones
(arrugas) y las propiedades viscoelásticas de
redes modelo de PDMS recubiertas con
películas de oro.
Las redes modelo de PDMS fueron
obtenidas por reacción entre un prepolímero
difuncional, α,ω-divinil-polidimetilsiloxano
(B 2 ), y mezclas de entrecruzantes de
funcionalidad 3 (feniltris (dimetilsiloxi)silano,
A 3 ) y 4 (tetrakis (dimetilsiloxi)silano, A 4 ), en
presencia de una sal de Pt como catalizador.
Los reactivos fueron pesados para obtener
mezclas estequiométricas, con distintas
funcionalidades de entrecruzamiento. Las
redes sintetizadas fueron recubiertas con
películas de oro de aproximadamente 90 nm
de espesor, y posteriormente hinchadas con
diferentes solventes para la generación de
inestabilidades elásticas (buckling).
Mediante el uso de microscopia óptica se
midió la longitud de onda y la dinámica de los
defectos en los patrones de ondulaciones
obtenidos en la capa de oro. Por otra parte,
mediante modelos empíricos se logró
relacionar las propiedades viscoelásticas de las
redes con la longitud de onda generada en la
capa de oro. Se observo un aumento en la
longitud de onda a medida que aumenta la
funcionalidad del punto de entrecruzamiento
en acuerdo cualitativo con las predicciones de
modelos teóricos.
REFERENCIAS
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