Diseño y construcción de una máquina Dip Coater para la obtención de recubrimientos de SiO2 mediante la técnica sol-gel

Abstract

El presente documento presenta el diseño, la construcción y el análisis de resultados de una máquina denominada Dip Coater, un equipo empleado para la obtención de recubrimientos sobre diversos materiales, cuya técnica se basa en la inmersión y la extracción controlada de un sustrato en una solución. El trabajo da cuenta de la construcción de este equipo, que emplea, principalmente, un motor PAP y un microcontrolador Arduino Mega 2560, en el laboratorio de nanomateriales de la Universidad Antonio Nariño. El desarrollo del equipo tuvo cuatro fases: diseño, proptotipado, construcción y validación. El Dip Coater ofrece un control ajustable de parámetros tales como la velocidad de inmersión/extracción, los tiempos de inmersión y secado, el número de ciclos de inmersión y el desplazamiento de inmersión, por lo que en esta investigación se evaluó la respuesta interacción usuario-máquina y el comportamiento de la velocidad de extracción con diferentes masas. La reproducibilidad de los recubrimientos se estudió con el cambio de masa de estos en función de la velocidad de extracción. También se muestra la caracterización morfológica y físico-química de un recubrimiento sol-gel de SiO2 con propiedades anticorrosivas que pueden ser ajustadas por los parámetros del equipo Dip Coater. Finalmente, dentro de este proyecto logró diseñar y construir un instrumento científico competitivo que reúne características similares a las de los equipos comerciales.

This document presents the design, construction, and analysis of results of the Dip Coater machine, a piece of equipment that is used to obtain thin film on various materials, using a technique that is based on the controlled immersion and extraction of a substrate into a solution. The work reports on the construction of this piece of equipment, which mainly uses a PAP engine and an Arduino Mega 2560 microcontroller, carried out in the nano-materials laboratory of the Antonio Nariño University, and that involved four phases: design, prototyping, construction, and validation. The Dip Coater offers an adjustable control of parameters: immersion/extraction speed, immersion and drying times, number of immersion cycles, and immersion displacement; so in this research, we evaluated the user-machine interaction response and the behavior of the extraction speed with different masses. The reproducibility of the coatings was studied as the mass changes according to the speed of extraction. The morphological and physical-chemical characterization of a sol-gel SiO2 coating is also shown, together with the anti-corrosive properties that can be adjusted by the parameters of the Dip Coater. Finally and within this project, it was possible to design and build a competitive scientific instrument with similar characteristics to those of the commercial equipment.