Electroless nickel coatings for antibacterial applications

Autor/a

Serra Fernandez, Víctor

Abstract

L'objectiu final d'aquest treball de fi de màster ha estat la producció d'un recobriment biocida eficaç de níquel no electrolític mitjançant el reforç dels dipòsits amb l'addició de micropartícules de poliestirè que contenen Triclosan com a agent antibacterià i antiviral. Per aconseguir aquest objectiu final, s'han dut a terme diversos passos i assaigs previs.
Aquest objectiu principal es pot estructurar en objectius específics que es resumeixen en els punts següents:

➢ Encapsulació d'un compost antibacterià (Triclosan) dins de micropartícules de poliestirè durant el procés de polimerització en emulsió.
➢ Estudiar l'estabilitat de les micropartícules de poliestirè i poliestirè-triclosà dins dels banys de níquel no electrolítics.
➢ Codiposició de micropartícules de poliestirè pur i poliestirè-triclosà dins dels dipòsits de níquel-fòsfor no electrolítics.
➢ Caracteritzar completament cada tipus de dipòsit de polímer i micropartícula.
➢ Desenvolupar un test de prova de concepte amb bacteris per demostrar l'eficàcia dels recobriments antibacterians.

Per assolir els objectius esmentats, el primer pas ha estat familiaritzar-se amb el procés de deposició no electrolítica de níquel dels banys comercials de níquel de l'empresa ATOTECH®. Tot el procés s'ha d'estudiar i entendre meticulosament. S'ha de realitzar una caracterització exhaustiva dels dipòsits de níquel-fòsfor per a poder produir posteriorment dipòsits més complexos i per entendre els possibles inconvenients que es puguin presentar. La caracterització dels dipòsits inclourà imatges de microscopi electrònic d'escaneig (SEM) de la morfologia de la superfície i la secció transversal, una anàlisi elemental amb espectroscòpia de raigs X de dispersió d'energia (EDX), determinació cristal·logràfica de difracció de raigs X i caracterització de la microduresa dels dipòsits. Un cop el poliestirè s'hagi polimeritzat amb èxit, el següent objectiu serà produir micropartícules de poliestirè que continguin triclosà encapsulat en la seva estructura. El triclosà es dissol en estirè abans de la seva incorporació al reactor de polimerització en emulsió. Com que el triclosan és una molècula altament hidròfoba amb un coeficient de partició (KOW) de 4,8, s'espera que romangui dins de les gotes de monòmers durant la reacció de polimerització en lloc de barrejar-se amb aigua. La presència de Triclosan dins de les micropartícules de poliestirè es determinarà mitjançant les mateixes tècniques que per caracteritzar el poliestirè amb anàlisi elemental addicional per EDX.
Després de la familiarització amb les tres matèries primeres diferents, es produiran dipòsits compostos de níquel electroless amb micropartícules de poliestirè incrustades. Atès que la suspensió i dispersió de les partícules de polímer dins del bany de níquel és el principal repte, l'estabilitat dels banys s'estudiarà mitjançant potenciometria Zeta. S'estudiaran diferents concentracions d'un tensioactiu catiònic i d'un tensioactiu aniònic dins dels banys electroless de níquel en presència d'una concentració constant de poliestirè. La morfologia superficial i la secció transversal dels dipòsits obtinguts s'analitzaran mitjançant SEM i la presència de poliestirè confirmada per espectroscòpia Raman. A més, l'estructura cristal·logràfica i la seva duresa es compararan amb els dipòsits electroless de níquel-fòsfor pur.
Quan es trobin les condicions per a la màxima incorporació de partícules de polímer dins dels dipòsits de níquel, es produiran dipòsits de níquel sense electros amb partícules de poliestirè-triclosà incrustades.
Les propietats biocides dels dipòsits finals s'estudiaran en un assaig d'inhibició del creixement bacterià. S'inocularà un cultiu de bacteris a la superfície dels dipòsits. El seu creixement fins a la fase d'altiplà es compararà amb mostres control d'acer inoxidable 316 i un dipòsit de níquel-fòsfor-poliestirè sense Triclosan.

Director/a

Colominas Guàrdia, Carles

Estudis

IQS SE - Màster en Ciència i Enginyeria de Materials

Data

2021-07-16