Ultrafast laser micro/nano fabrication of advanced material surfaces

Resumen

El procesado de materiales mediante láseres de femtosegundos es una tecnología de vanguardia que supone una herramienta muy útil e innovadora a la hora de obtener propiedades superficiales avanzadas en muchos tipos de materiales. Un buen conocimiento y control de esta tecnología permite la generación de estructuras y patrones superficiales de unos pocos cientos de nanómetros hasta cientos de micras. Este control se consigue mediante la comprensión y el uso de los distintos fenómenos de la interacción láser-materia. Esta capacidad de micro/nano estructuración sobre la superficie de prácticamente cualquier material junto con las ventajas asociadas al uso de pulsos ultracortos (calentamiento y afectación del material casi despreciables, mantenimiento de las propiedades mecánicas, evitar el uso de químicos, procesado sin necesidad de atmósferas controladas, etc) ha demostrado ser muy útil para aplicaciones enmarcadas en sectores industriales e investigadores tan importantes como la biomedicina, fotónica, máquina de herramienta o la industria aeroespacial. En este marco de interés, esta tesis presenta un trabajo multidisciplinar centrado en el desarrollo de un alto control de la tecnología de procesado de materiales con láser de femtosegundos para la obtención de nuevas propiedades superficiales avanzadas en productos de alto valor añadido. Concretamente, se han desarrollado tres aplicaciones con un nivel muy alto de satisfacción: 1) La primera ha consistido en la generación de superficies metálicas con propiedades de mojado avanzadas. La técnica desarrollada permite mediante el texturizado en escala micro/nano de superficies metálicas conseguir un comportamiento superhidrófobo. Este tipo de superficies son muy interesantes para aplicaciones tales como la mejora en el rendimiento de intercambiadores de calor, mejora de la resistencia a la corrosión y reducción del desgaste por fricción. 2) La segunda aplicación ha consistido en conseguir una mejor integración de los biomateriales mediante la micro/nano estructuración superficial. Mediante esta técnica hemos conseguido controlar comportamientos como la migración o la adhesión celular, lo que puede llevar a un incremento en el éxito a la hora de integrar implantes o prótesis. 3) La tercera aplicación ha consistido en la nanoestructuración de la superficie de diamante artificial. Centrando el interés en aprovecharnos de las incomparables propiedades de este material junto con el valor añadido que suponen las funcionalidades derivadas de la nanoestructuración de la superficie.