Recubrimiento camaleónico

El recubrimiento camaleónico , también conocido como recubrimiento tribológico nanocompuesto , es un adhesivo adaptativo que utiliza la nanotecnología para ajustarse a las fluctuaciones ambientales y así hacer que las condiciones de vida sean más adecuadas para el objeto al que se ha aplicado el recubrimiento.

El objetivo del recubrimiento camaleónico es proporcionar un rendimiento óptimo del material en cualquier entorno. La idea es que, ante un cambio repentino en el entorno, el nanorrevestimiento modifique sus propiedades químicas para adaptarse mejor a él y evitar el desgaste por fricción y abrasión. El recubrimiento camaleónico busca solucionar los problemas de la hidráulica de fluidos, donde la presión atmosférica varía según el entorno. Las propiedades químicas de los fluidos hidráulicos se alteran bajo diferentes presiones atmosféricas debido a la expansión y contracción de líquidos y gases. Por lo tanto, el objetivo del recubrimiento camaleónico es proporcionar la misma lubricación en máquinas que la que ofrecen fluidos como el aceite, pero sin los inconvenientes del deterioro del recubrimiento o la lubricación en entornos variables. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El inicio del recubrimiento camaleónico no siempre fue a nanoescala hasta los recientes avances en nanoingeniería . Antes del uso de nanofilms (recubrimientos), las películas utilizadas para proporcionar las propiedades beneficiosas del recubrimiento se degradaban con mayor facilidad y rapidez debido al desgaste constante. El uso de nanofilms delgados ayudó a controlar la formación de dislocaciones en la película y a reducir la velocidad de cizallamiento (velocidad a la que la película se deteriora) debido a la abrasión y el desgaste en varias ocasiones. El término "recubrimiento camaleónico" se utilizó por analogía con el pelaje real de un camaleón, cuya capa es capaz de adaptarse a su entorno como mecanismo de defensa para evitar a los depredadores y aumentar sus posibilidades de supervivencia. El uso de carbono tipo diamante, por sus siglas en inglés, es generalmente una de las nanofilms utilizadas para inhibir la abrasión. Una posible nanofilm que podría usarse para contrarrestar los cambios de temperatura son los metales puros Ag ( plata ) y Au ( oro ). La plata y el oro pueden soportar altas temperaturas y permanecer blandos, lo cual es deseable para las propiedades del recubrimiento. Utilizando una matriz reticular (una plantilla para el recubrimiento que utiliza el diseño de tejido de cesta), los nanoingenieros pueden aprovechar las propiedades de los carbonos tipo diamante y los metales puros para hacer que los recubrimientos camaleónicos sean más adaptables a entornos aún más variados. ^{[ 3 ]}

La aplicación más común del recubrimiento camaleónico se encuentra en la tecnología aeroespacial , donde el entorno cambia constantemente debido a las variaciones de altitud. En la Tierra, el aire es húmedo y la temperatura varía solo ligeramente en comparación con otros entornos como el espacio. El uso de aceite para reducir la fricción y el desgaste, así como la lubricación, se aplica a las condiciones ambientales que solo se encuentran en la Tierra. Cuando la frontera cambia de la atmósfera a la órbita, las temperaturas pueden oscilar entre -150  °C y casi 200  °C ^{[ 4 ],} lo que provoca que muchos de estos lubricantes se degraden rápidamente y, por lo tanto, se vuelvan inservibles. Los satélites espaciales operan en condiciones donde la lubricación líquida resulta inútil, ya que muchos lubricantes líquidos son propensos a la volatilización debido a las presiones extremadamente bajas: desde casi 100 kPa en el lanzamiento hasta 10 nPa en órbita ^{[ 5 ]} . Gracias al recubrimiento camaleónico, la vida útil de los satélites oscila entre 15 y aproximadamente 30 años. ^{[ 2 ]} Los recubrimientos camaleónicos también se utilizan con frecuencia en vehículos de lanzamiento hipersónicos y reutilizables que requieren lubricación en atmósfera ambiente, vacío ( espacio ) y durante la reentrada (alta temperatura). Un recubrimiento multicapa típico puede utilizar disulfuro de molibdeno o carbono tipo diamante para una baja fricción en condiciones ambientales. Se puede utilizar una capa de teflón para servicio en vacío junto con una capa que contenga plata u oro para lubricación a altas temperaturas.