Control of wettability by micro mechanical machining

Abstract

Los biomateriales se hacen cada vez más importante en la medicina moderna y se utilizan para curar a millones de personas, gracias al avance de la investigación. Estos materiales están diseñados para interactuar beneficiosamente con los sistemas biológicos. Después de varias décadas de investigación, uno de los mayores problemas sigue siendo la biocompatibilidad, que es la capacidad del material para llevar a cabo su función(es) con una respuesta apropiada del huésped en una situación específica. Este proyecto tiene como objetivo participar en la investigación global de mejorar la biocompatibilidad de biomateriales estudiando particularmente una propiedad de la superficie, que puede tener una gran influencia, llamado "mojabilidad". Traduce como un fluido va a reaccionar en contacto con la superficie del material y depende de las interacciones intermoleculares entre los dos. Más específicamente, hemos trabajado en el control de la mojabilidad haciendo microestructuras en placas de acero inoxidable, después de estudiar los tres modelos de mojabilidad descritos por los científicos Young, Wenzel y ambos Cassie y Baxter. Esta investigación contiene tres partes. En la primera, intentamos producir estructuras de micro pilares con un Focused Ion Beam (FIB) con el fin de probar las capacidades y los límites de este proceso y teniendo en cuenta que tal vez le usaremos en un proceso de estampación de microestructuras. En una segunda parte se utilizó un dispositivo de micro-­‐corte, equipado con una herramienta de diamante, para hacer estructuras de micro ranuras y luego, estructuras de micro pilares sobre áreas suficientemente grandes para que sea posible probar su mojabilidad. Al mismo tiempo, un trabajo teórico se ha hecho con el fin de comparar las mojabilidades teorética y experimental. Por último, hemos diseñado la geometría y el proceso con el FIB de dos herramientas de diamante "borde múltiples" que optimizarán el proceso de micro corte en las siguientes obras. El FIB no parecía ser adecuado con nuestro trabajo. De hecho, a pesar de que hicimos pequeñas microestructuras muy precisos, este dispositivo requiere demasiado tiempo para procesar superficies buenas y comprobables, es por eso que seguimos el trabajo con la máquina de micro corte. En primer lugar, cavamos ranuras (desde 1 hasta 10 μm de profundidad) con la herramienta de diamante. Hemos demostrado que cuando la estructura de ranura pone la superficie en el modelo de Cassie-­‐Baxter, podemos bajar significativamente su mojabilidad. Los resultados fueron aún más relevantes con estructuras de pilares : aumentamos el ángulo de contacto de una superficie de acero inoxidable de 86,6 ° a 149,3 °. Sin embargo, hemos visto que el proceso de corte de tan pequeña profundidad es difícil de controlar y no tan neta y clara como deseable. Finalmente, hemos diseñado y hecho, con el FIB, dos herramientas de diamante borde múltiples que mejoraran el proceso de corte para los siguientes investigadores.