La difusión de materia es un fenómeno químico frecuente que afecta a todos los sectores industriales: desde la automoción hasta la cosmética, pasando por la alimentación, la industria farmacéutica y la industria química. Todos los industriales pueden verse afectados por una migración de especies químicas, ya sea deliberada o inesperada.
La superficie desempeña un papel fundamental en los materiales; es la única zona de fácil acceso que se puede modificar para proteger un material de fenómenos de corrosión, desgaste, o bien para conferirle propiedades específicas (estéticas, adhesión, resistencia química, resistencia mecánica, etc.).
Estas difusiones masivas pueden ser de distinta naturaleza química; pueden producirse en la superficie de un material (adsorción de materia) o en profundidad (absorción de materia).
Estos dos tipos de migraciones pueden presentarse, por ejemplo, según los siguientes fenómenos:
Difusión de materia deliberada:
- Halogenación: proceso de difusión de un halógeno en un material, confiriéndole propiedades específicas, como la fluoración: difusión de flúor en la superficie de un material con el objetivo de hacerlo impermeable (fluoración de envases de polietileno, fluoración del agua para la higiene dental, etc.).
- Vulcanización: proceso químico que consiste en incorporar azufre a un elastómero, con el fin de mejorar su resistencia haciéndolo más elástico (vulcanización del caucho de los neumáticos, vulcanización de juntas de estanqueidad, etc.).
Difusión de materia no esperada:
- Interacción envase/contenido : difusión de materia de un material a otro en la interfaz (difusión de elementos de una botella en una bebida que genera un «sabor» plástico, difusión de elementos entre un perfume y su envase que provoca una modificación de la formulación del perfume y una variación del color del envase, etc.).
- Contaminación : absorción o liberación de materia en forma gaseosa, líquida o sólida por un material (absorción de mercurio gaseoso por el cabello, absorción de gas tóxico por un alimento, absorción de pesticidas por vegetales, liberación del colorante de una prenda sobre la piel, etc.).
Para identificar la naturaleza química de especies que han migrado en el seno de un material, o bien determinar la distribución de especies químicas en el seno de un material, pueden realizarse diversos análisis:
- Buscar, identificar y cuantificar los elementos que han sido absorbidos
- Definir la profundidad de penetración de los elementos que han migrado en el seno del material
- Determinar la distribución de los elementos penetrantes en superficie o en profundidad (gradiente de concentración, segregación, etc.)
- Obtener cartografías químicas y perfiles de concentración en 3D
El conjunto de estos análisis se realiza mediante las siguientes técnicas:
- Mediante Cromatografía en Fase Gaseosa (CPG) o Líquida (HPLC), para identificar los penetrantes orgánicos
o Mediante Microscopía Electrónica de Barrido acoplada a una microsonda EDX (MEB-EDX) en corte transversal, para espesores de análisis micrométricos
o Mediante Espectrometría de Fotoelectrones de Rayos X (XPS, técnica no destructiva), para espesores de análisis inferiores al micrómetro
o Mediante Espectrometría de Masas de Ionización Secundaria por Tiempo de Vuelo (TOF-SIMS, técnica destructiva), para espesores de análisis inferiores a 10 Å
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