Una técnica de imagen de superficie revela posibles mejoras en la producción de plásticos
El láser de electrones libres FLASH del DESY muestra los cambios químicos en las superficies
Pensemos en el humilde envoltorio de plástico para alimentos. Puede parecer una simple lámina transparente que envuelve una barra de pan o unas gominolas de fruta, pero estas láminas no están tan compuestas como parece. Cada capa individual debe ser tratada químicamente para que se adhiera bien a la siguiente. En sus esfuerzos por adaptar un método establecido de análisis de rayos X a los láseres de rayos X, los científicos del DESY, en colaboración con investigadores del Instituto Leibniz de Ciencia y Tecnología del Plasma de Greifswald (Alemania), han acabado mostrando posibles mejoras en la preparación de estas películas de plástico hechas de tereftalato de polietileno (PET). El equipo informa de los resultados en la revista Polymers.
Los envases de película para medicamentos (blísteres) suelen ser de plástico PET.
pixabay.com
El PET es un material muy común, utilizado no sólo en los envases de alimentos, sino también, por ejemplo, en los envases de medicamentos, en las cintas adhesivas, en los condensadores eléctricos y en muchos otros materiales cotidianos. "Estos artículos suelen estar formados por complejas capas de diferentes películas y otros materiales", explica la investigadora del DESY Elke Plönjes, que dirigió el estudio. Para ello, los fabricantes tratan las distintas capas finas de plástico con descargas eléctricas de plasma para cambiar la composición química de la superficie del plástico de forma que sea posible su adhesión o impresión.
El equipo de Plönjes examinó las superficies de las capas en FLASH mediante una técnica conocida como ptichografía de rayos X. La pticografía es un método de rayos X que no requiere lentes ópticas y consigue una resolución espacial muy alta. Mientras que la pticografía es una técnica establecida en fuentes de radiación de rayos X como el anillo de almacenamiento PETRA III de DESY, ahora se está desarrollando más para los láseres de electrones libres. Los láseres de electrones libres (FELs) generan destellos de rayos X enviando racimos de electrones altamente acelerados a través de un curso de slalom magnético. En cada vuelta, los electrones rápidos emiten luz de rayos X que se suma a un destello de tipo láser. De este modo, el láser de electrones libres FLASH del DESY genera los denominados rayos X blandos con mayor energía que la luz ultravioleta (UV).
Los investigadores compararon las estructuras superficiales de las películas que habían sido tratadas con dos procesos diferentes denominados de plasma. Una muestra había sido sometida al proceso más utilizado en la industria, conocido como tratamiento corona. La otra, un proceso recientemente desarrollado que trata las películas con un plasma casi cien veces más intenso, pero durante menos tiempo. Como referencia, el equipo también examinó películas no tratadas. El objetivo era averiguar si había diferencias micrométricas entre las dos técnicas y la muestra no tratada.
El análisis, en combinación con otras pruebas de laboratorio en Greifswald, muestra que el ajuste del proceso de tratamiento conduce incluso a un mayor número de cambios superficiales deseados con el mismo aporte de energía, lo que puede mejorar las propiedades adhesivas de la capa de la película. Esto, a su vez, abre la posibilidad de ahorrar tratamientos químicos adicionales de la superficie de la película que a menudo siguen siendo necesarios hoy en día. "En conjunto, el resultado es la posibilidad de producir mejores películas con menos esfuerzo", explica Plönjes. "Esto puede ser de gran interés para la industria".
El estudio marca la primera vez que los investigadores han utilizado la técnica de la pitificación de rayos X en el láser de electrones libres FLASH. "Tradicionalmente, la pticografía se ha utilizado principalmente en sincrotrones como PETRA III, donde el haz de rayos X es muy estable en comparación con los láseres de electrones libres. Hemos investigado cómo adaptar el método a los láseres de electrones libres", afirma Plönjes. "Los láseres de electrones libres tienen pulsos extremadamente intensos y muy cortos que nos permiten estudiar procesos dinámicos". Al mismo tiempo, sin embargo, los pulsos de luz de los láseres de electrones libres muestran fluctuaciones más fuertes, por lo que el grupo FLASH tuvo que desarrollar algoritmos especiales para extraer la imagen de la superficie a partir de los datos medidos.
Estos primeros experimentos de ptychography en FLASH muestran el potencial de esta técnica en los láseres de electrones libres, incluso para estudiar otros materiales. "Con la ptichografía de rayos X, pudimos obtener imágenes de la estructura tridimensional de la superficie del PET en un área mayor con una resolución similar a la de la microscopía electrónica", dice Plönjes. "Incluso en estas muestras muy lisas con sólo pequeños cambios en la superficie, pudimos visualizarlos y estudiar la calidad de la superficie en detalle".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
X-ray Ptychographic Imaging and Spectroscopic Studies of Plasma-Treated Plastic Films; Mehdi Ravandeh, Masoud Mehrjoo, Konstantin Kharitonov, Jan Schäfer, Antje Quade, Bruno Honnorat, Mabel Ruiz-Lopez, Barbara Keitel, Svea Kreis, Rui Pan, Seung-gi Gang, Kristian Wende, and Elke Plönjes; „Polymers“, 2022
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la química en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de química, análisis, laboratorio y tecnología de procesos le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
