Efecto de la irradiación en las propiedades mecánicas de espumas de Au con recubrimiento de Al2O3

J. I. RAMALLO; D. F. LIONELLO; M. C. FUERTES; C. RUESTES

Encuentro; Encuentro Anual del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; 2020

Las espumas de oro nanoporoso (np-Au) presentan gran tolerancia a la radiación debido a que poseen una alta relación superficie/volumen. Sin embargo, como consecuencia de su inestabilidad termodinámica y su propensión al engrosamiento, las aplicaciones prácticas están aún limitadas. En trabajos previos, se logró mejorar la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de estos materiales recubriendo la superficie con un óxido. No obstante, hasta el momento no se sabe si dicho recubrimiento afecta la tolerancia a la radiación de estos materiales. En este trabajo se estudiaron films de np-Au con y sin recubrimientos de Al2O3 sintetizados sobre sustratos de silicio e irradiados a temperatura ambiente con iones de Ne++ con dosis hasta 4 dpa y se evaluó su comportamiento mecánico mediante nanoindentación. Para generar las espumas, se depositaron películas de Au-Ag de 1,5 μm de espesor en un sustrato multicapa (Au/Ti/Si) mediante evaporación por haz de electrones. La plata fue luego removida con ácido nítrico concentrado, obteniéndose la espuma de Au. El tamaño del ligamento se midió en imágenes de SEM utilizando el software AQUAMI, obteniéndose un tamaño promedio de (30 ± 10) nm. Los ligamentos se recubrieron con una fina capa (2 nm) de Al2O3 en una etapa posterior, utilizando atomic layer deposition. Las mediciones de nanoindentación se realizaron con un equipo Agilent G200, con punta Berkovich. Se realizaron mediciones con control por carga, indentando a diferentes profundidades de hasta aprox. 600 nm. Por un lado, se encontró que el np-Au recubierto con Al2O3 presenta mayor módulo de indentación y dureza con respecto a las muestras sin modificar. Además, para las muestras recubiertas se observó un incremento en los valores de dureza después de la irradiación, muy marcado (incremento del 65%) para altas dosis. Estos resultados son alentadores para alcanzar el desarrollo de materiales resistentes a la radiación y ampliar el campo de aplicación de estas espumas.