La CSD como técnica idónea para obtener óxidos cerámicos

PQ Digital.- Los materiales nanoestructurados destacan por su capacidad para dotar a diversas superficies de nuevas funciones o modificarlas convenientemente, de ahí que a nivel mundial se dediquen grandes esfuerzos en su investigación y desarrollo. El autor de este artículo destaca la idoneidad de la denominada deposición de soluciones químicas para obtener óxidos cerámicos.

Se trata de una técnica versátil y de bajo coste que ha generado un gran interés en la industria y en la comunidad científica. De hecho, el Departamento de Superconductividad y Nanoestructuración a Gran Escala del ICMAB-CSIC ha desarrollado la CSD (Chemical Solution Deposition) para obtener nanoestructuras de cerámicos avanzados. Un departamento que, además, ha preparado un material que ha logrado batir el récord actual de anclaje de flujo magnético en materiales superconductores.

La versatilidad de la CSD ha quedado demostrada en la fabricación de memorias ferroeléctricas de titanato de circonio y plomo (PZT), condensadores de titanato de bario, semiconductores fotovoltaicos como el diseleniuro de cobre, galio e indio (CIGS); electrolitos sólidos para pilas de combustible de temperatura intermedia formados por circonatos o ceriatos alcalinotérreos, y superconductores de alta temperatura para transporte de corriente sin pérdidas.

En la técnica CSD se parte de una disolución precursora que contiene las sales metálicas de las especies químicas que constituyen el recubrimiento, en forma de alcóxidos, carboxilatos o complejos disueltos en agua u otros disolventes (etapa de disolución). La superficie a tratar se pone en contacto con la disolución para dar lugar a una fina película que se seca posteriormente (etapa de deposición). A continuación, se somete a temperaturas mayores de 300 ºC para descomponer la materia orgánica (etapa de pirólisis). De aquí resulta una capa amorfa que tras el calentamiento a temperaturas más elevadas (
Con la CSD, se obtienen recubrimientos con estructura nanométrica por auto-organización (bottom-up): las especies químicas en la capa tienen una gran capacidad de ensamblaje ya que se encuentran en un estado de baja cristalinidad después de la descomposición de la materia orgánica en el paso de la pirólisis. La cristalinidad aumenta durante el tratamiento térmico que se aplica durante la fase de crecimiento.

La técnica CSD es una alternativa de bajo coste para la obtención de cerámicas avanzadas, ya que opera a presión atmosférica, la inversión en inmovilizado es reducida al requerir sólo un sistema de deposición de la disolución y un tratamiento térmico en horno y la eficiencia energética del proceso es alta puesto que las temperaturas de trabajo son bajas comparadas con otras técnicas. Además, el escalado industrial a grandes superficies es menos complejo tecnológicamente y la formulación inteligente de la disolución ofrece una gran versatilidad.