SUPERFICIE CON PROPIEDADES DE REDUCCIÓN DE LA LUZ DIFUSA POR CONDENSACIÓN DE AGUA Y PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE ESTA.

Superficie con propiedades de reducción de la luz difusa por condensación de agua y procedimiento de obtención de ésta.

Superficie con propiedades de reducción de la luz difusa por condensación de agua

, en la que los medios antivaho consisten en agregados atómicos adheridos a la superficie y dispersados por ésta, en la que los agregados se seleccionan de entre los metales de transición y el silicio. También se refiere a un procedimiento de obtención de una superficie con propiedades de reducción de la difusión por condensación de agua a una longitud de onda seleccionada en el intervalo que va de 100 nm a 50 micrómetros, que comprende las etapas de seleccionar la longitud de onda, obtener una superficie de vidrio o polímero que ha sido sometida a un pulido óptico y adherir a la superficie agregados atómicos que se seleccionan de entre los metales de transición y el silicio con una separación entre estos del orden de la longitud de onda seleccionada o inferior. De este modo se obtiene una superficie antivaho duradera.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430230.

Solicitante: UNIVERSITAT DE BARCELONA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: BERTRAN SERRA,ENRIC, AMADE ROVIRA,Roger.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > C03C17/00 (Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej., de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento)
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SUPERFICIE CON PROPIEDADES DE REDUCCIÓN DE LA LUZ DIFUSA POR CONDENSACIÓN DE AGUA Y PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE ESTA.

Fragmento de la descripción:

Superficie con propiedades de reducción de la luz difusa por condensación de agua y procedimiento de obtención de esta.

La presente invención se refiere a una superficie con propiedades de reducción de la luz difusa por condensación de agua que garantiza una alta durabilidad y una gran eficacia anti-vaho.

Antecedentes de la invención

Son conocidas las superficies provistas de medios antivaho, es decir superficies provistas de propiedades de reducción de la difusión por condensación de agua. Concretamente, son conocidas las superficies tratadas con óxidos que se combinan con compuestos orgánicos y que son transparentes, cuya finalidad es convertir la superficie en superhidrofílica. Estos óxidos se aplican en general en forma de recubrimiento, entendiendo por recubrimiento la formación de una capa delgada provista de estos óxidos sobre la superficie a la que se desea dotar de características anti-vaho.

Ahora bien, este tipo de recubrimientos, de los cuales es un ejemplo el que se describe en US 2007166513, tiene una vida limitada al ser de base orgánica y además su procedimiento de obtención es muy complejo, lo cual los hace inviables para aplicaciones masivas industriales.

Descripción de la invención

Para superar las carencias del estado de la técnica, la presente invención propone una superficie con propiedades de reducción de la luz difusa ("scatteríng") por condensación de agua, que se caracteriza por el hecho de que comprende agregados atómicos adheridos a la superficie y dispersados por esta, en la que los agregados se seleccionan de entre el silicio y los metales de transición, que cumplen con la condición:

Yc > 4ys donde:

Yc es la energía superficial del metal de transición;

Ys es la energía superficial de la superficie;

Por agregado atómico, debe entenderse un conjunto de átomos agrupados formando un núcleo compacto de dimensiones nanométricas o submicrométricas.

Por lo tanto, según la presente invención, en lugar de añadir a la superficie un recubrimiento, como se hace en el estado de la técnica, se adhieren o incrustan los mencionados agregados (nanopartículas, nucleaciones, clusters, formaciones nanométricas) aislados, sin que lleguen a formar un recubrimiento, sino que queden como nucleaciones esparcidas por la superficie.

El efecto de estos agregados o nucleaciones es que hacen que la superficie sea superhidrofílica para las gotas que tengan un diámetro mayor que la distancia entre núcleos o agregados. Ello impide que se formen gotas G de superficie convexa con un tamaño superior a un determinado tamaño, tamaño que se seleccionará en función de la longitud de onda a partir de la cual se quiere evitar la difusión o la dispersión de la luz. Es decir, que no se permitirá "sobrevivir" a las gotas de superficie convexa a partir de un cierto tamaño, sino que estás se adherirán a la superficie al hacerse tender el ángulo de contacto (el suplementario de a en la figura 5) hacia 0°.

En la gran mayoría de recubrimientos antivaho se emplean compuestos que sean transparentes, para que su aplicación como medio anti-vaho no suponga una reducción en la transmitancia, que obviamente se desea que no se vea afectada.

Sin embargo, los inventores han podido comprobar que a pesar de la elevada absorción óptica de los elementos seleccionados, su aplicación según la invención apenas reduce la transmitancia global de la superficie, puesto que solamente es necesario adherir o incrustar las estructuras (nanopartículas, clusters o agregados) aisladas necesarias para evitar la formación de gotas a partir de un cierto tamaño, es decir, que no se necesita realizar un recubrimiento continuo (figura 1), y la mayor parte de la superficie permanecerá transparente. La figura 2 muestra una micrografía realizada con microscopía electrónica de barrido (SEM), correspondiente a una muestra de nanopartículas de Ti y W depositadas sobre un substrato de silicio cristalino pulido a grado electrónico y con la capa de óxido de silicio nativo (SiCVc-Si). Este tipo de substrato favorece la observación de las nanopartículas.

En especial, los metales de transición y el silicio presentan una energía superficial muy elevada, superior a unos 2 J/m2, lo cual los hace especialmente adaptados para la función hidrofílica.

Químicamente, una energía superficial elevada está asociada a un número elevado de posibles estados de oxidación de los átomos que forman las estructuras aisladas, en especial dos o más, lo cual es el caso para los elementos mencionados.

Los agregados pueden seleccionarse de entre W, Os, Re, Ti, Cr y Ru, o una combinación de estos, como por ejemplo W y Ti. Los inventores han podido comprobar que estos elementos, y la mencionada combinación proporcionan superficies con propiedades antivaho excelentes.

Los agregados también pueden seleccionarse de entre Mo y V. Aunque, con estos elementos se consiguen prestaciones antivaho menos notorias.

Ventajosamente, los núcleos están separados entre sí como máximo una distancia del orden de un micrómetro.

Más ventajosamente, la superficie es una superficie libre de un sustrato transparente, y preferentemente el sustrato es de vidrio o de polímero y ha sido previamente sometida a un pulido óptico con el fin de realizar la función óptica necesaria para la transmisión o la reflexión de imágenes nítidas y evitar la dispersión o difusión de la luz.

Más ventajosamente, la superficie es una superficie libre de un substrato metálico sometido a un pulido óptico con el fin de realizar la función óptica necesaria para la reflexión de imágenes nítidas y evitar la dispersión o difusión de la luz.

Más ventajosamente, la superficie es una superficie formada por una estructura dieléctrica de una o más capas depositadas sobre un sustrato sometido a un pulido óptico con el fin de realizar la función óptica necesaria para la transmisión o la reflexión de imágenes nítidas y evitar la dispersión o difusión de la luz.

Finalmente, los agregados cubren como máximo un 5% de la superficie, porcentaje por encima del cual la reducción de la transmitancia debida a los agregados puede llegar a ser demasiado elevada. Evidentemente, este es el caso cuando se busca una alta transparencia del dispositivo. Ahora bien, si este no es el caso, como por ejemplo en espejos, en gafas de sol o en gafas con filtros de luz, en las que se pueden tener transm¡tandas muy bajas, la aplicación de invención también será ventajosa cuando se desee que no se pierda la nitidez de la imagen.

La invención también se refiere a un procedimiento de obtención de una superficie con propiedades de reducción de la difusión por condensación de agua a una longitud de onda seleccionada en el intervalo que va de 100 nm a 50 micrómetros, que comprende las etapas de :

a) Seleccionar una longitud de onda entre 100 nm y 50 micrómetros para la que se quiere obtener una reducción de la difusión por condensación de agua por dicha superficie;

b) Obtener una superficie de vidrio o polímero que ha sido sometida a un pulido óptico;

c) Adherir a la superficie agregados atómicos que se seleccionan de entre los metales de transición y el silicio con una separación entre estos del orden de la longitud de onda seleccionada o inferior;

Preferentemente, los agregados se seleccionan de entre W, Ti, Cr, Os, Re y Ru, y combinaciones de estos. También se pueden seleccionar de entre Mo y V, aunque en este caso los resultados son menos notorios.

Según una primera variante, la etapa c) es un tratamiento de depósito físico en fase vapor por pulverización catódica sobre una superficie óptica, en el que el blanco está hecho de los mencionados...

 


Reivindicaciones:

1. Superficie con propiedades de reducción de la luz difusa por condensación de agua, caracterizada por el hecho de que comprende agregados atómicos adheridos a la superficie y dispersados por esta, en la que los agregados se seleccionan de entre el silicio y los metales de transición, que cumplen con la condición:

Yc > 4ys Donde:

Yc es la energía superficial del metal de transición;

Ys es la energía superficial de la superficie;

2. Superficie según la reivindicación 1, en la que los agregados se seleccionan de entre W, Ti, Cr, Os, Re y Ru o combinaciones de éstos.

3. Superficie según la reivindicación 1, en la que los agregados se seleccionan de entre Mo y V.

4. Superficie según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos núcleos están separados entre sí como máximo una distancia del orden de un micrómetro.

5. Superficie según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es una superficie libre de un sustrato transparente.

6. Superficie según la reivindicación anterior, en el que el sustrato es de vidrio o de polímero.

7. Superficie según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la superficie ha sido sometida a un pulido óptico.

8. Superficie según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los agregados cubren como máximo un 5% de la superficie.

9. Procedimiento de obtención de una superficie con propiedades de reducción de la difusión por condensación de agua a una longitud de onda seleccionada en el intervalo que va de 100 nm a 50 micrómetros, que comprende las etapas de :

a) Seleccionar una longitud de onda entre 100 nm y 50 micrómetros para la que se quiere obtener una reducción de la difusión por condensación de agua por dicha superficie;

b) Obtener una superficie de vidrio o polímero que ha sido sometida a un pulido óptico;

c) Adherir a la superficie agregados atómicos que se seleccionan de entre los metales de transición que cumplan la condición

Yc > 4Ys

y el silicio, con una separación entre agregados del orden de la longitud de onda seleccionada o inferior;

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que los agregados se seleccionan de entre W, Ti, Cr, Os, Re y Ru o combinaciones de éstos.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que los agregados se seleccionan de entre Mo y V.

12. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de depósito físico en fase vapor por pulverización catódica sobre una superficie óptica, en el que el blanco está hecho de los mencionados elementos y sus aleaciones y en el que el tiempo de descarga se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.

13. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de depósito físico en fase vapor por evaporación sobre una superficie óptica, de un metal compuesto por cualquiera de los elementos mencionados que se pueden evaporar y sus aleaciones y en el que el tiempo de depósito se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.

14. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de depósito químico en fase vapor sobre una superficie óptica, a partir de un compuesto organometálico basado en cualquiera de los átomos mencionados y sus mezclas y en el que el tiempo de depósito se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.

15. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de superficie mediante depósito por aerosol y pirólisis sobre una superficie óptica, de un compuesto organometálico basado en cualquiera de los átomos mencionados y sus mezclas y en el que el tiempo de depósito se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.

16. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de depósito físico en fase vapor sobre una superficie óptica por pulverización desde un blanco mediante cañón de iones, en el que el blanco está hecho de los mencionados elementos y sus aleaciones y en el que el tiempo de descarga se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.

17. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa c) es un tratamiento de depósito físico en fase vapor sobre una superficie óptica por pulverización desde un blanco mediante cañón de plasma, en el que el blanco está hecho de los mencionados elementos y sus aleaciones y en el que el tiempo de descarga se selecciona para obtener una superficie que comprende adheridos y distribuidos puntualmente unos agregados producto de nucleaciones.