Ingeniería interfacial multifuncional de CFRP mediante LIPSS inducidas por láser de 355 nm

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Nanotecnología
• Óptica

Sus antecedentes:

• La nanoescala convencional es lenta y costosa.
• Las texturas a nanoescala ofrecen funcionalidades avanzadas de materiales.
• Los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) son materiales de ingeniería versátiles.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método rápido y de un solo paso para fabricar texturas superficiales periódicas a nanoescala en CFRPs.
• Investigar la física subyacente de la formación de texturas.
• Demostrar las funcionalidades impartidas para diversas aplicaciones.

Principales métodos:

• Fabricación de estructuras superficiales periódicas inducidas por láser (LIPSS) a escala de centímetro utilizando un láser de 10 ps y 355 nm.
• Análisis de la dependencia del período de LIPSS de la polarización del láser.
• Simulaciones electromagnéticas y validación experimental del mecanismo fotónico-plasmónico que involucra polaritones de plasmones superficiales (SPP).

Principales resultados:

• Se lograron LIPSS altamente uniformes con un período de aproximadamente 100 nm, dictado por la polarización del láser.
• Se demostró superhidrofilicidad (ángulo de contacto ≤5°) y una mayor rugosidad superficial, mejorando la adhesión.
• Se observó un aumento significativo en el potencial superficial y una reducción de la resistencia superficial, adecuados para aplicaciones electrónicas.
• Se confirmaron dinámicas de relajación de portadores aceleradas para el rendimiento optoelectrónico.

Conclusiones:

• El estudio presenta un método escalable y determinista para la nanoescala de CFRPs utilizando estructuras superficiales periódicas inducidas por láser.
• Un mecanismo fotónico-plasmónico que involucra SPP rige la formación de estas nanoestructuras.
• Las texturas resultantes imparten funcionalidades valiosas para mejorar la unión interfacial, los dispositivos electrónicos y las aplicaciones optoelectrónicas.