Efecto de la rugosidad sobre la mojabilidad del Ti6Al4V

MASONEVES, CAMILA IVON; SCHUSTER, JONATHAN M.; LACZESKI, MARGARITA ESTER; ROSENBERGER, MARIO R.

Congreso; 106ª Reunión de la Asociación Física Argentina; 2021

La mojabilidad es la capacidad que tiene un líquido de extenderse sobre un sólido y se puede determinar a partir del ángulo de contacto (AC). Uno de los métodos para obtener el valor experimental del AC de un líquido sobre una superficie solida es el método de la gota sésil, que consiste en una gota (con volumen en el orden del microlitro) depositada sobre la superficie del sólido. Una gota sésil es un sistema formado por tres fases, el sólido sobre el que se deposita la gota, el líquido que forma la gota y su vapor [1-2]. Estos tres medios forman a su vez tres interfaces: la superficie de la gota (interfaz líquido-vapor) la superficie del sólido mojada (interfaz sólido-líquido) y la superficie del sólido sin mojar (interfaz sólido-vapor). La intersección de estas tres interfaces da lugar a una línea conocida como línea de tres fases o línea de contacto. Se define como el AC, al ángulo que forma la tangente a la interfaz líquido-fluido con la superficie del sólido en el punto de contacto de las tres fases hacia el lado de la fase líquida [2]. Para una superficie ideal el AC será función de las tensiones interfaciales solido-vapor, solidolíquido y liquido-vapor y además presentará simetría axial. Las gotas con simetría axial exhiben un único ángulo de contacto a lo largo de la línea de contacto, esto nos permite atribuir este ángulo a la gota [3]. El alejamiento de las condiciones de superficie ideal (ej.: heterogeneidad química, rugosidad superficial, entre otras) favorecen la aparición de gotas con formas características (alejadas de la simetría axial), el AC en estas gotas varía de manera continua a lo largo de la línea de contacto presentando así una multiplicidad de ángulos de contacto [1-2]. La aleación Ti6Al4V presenta un gran interés en el área biomédica ya que es ampliamente utilizado para la fabricación de prótesis [4]. Se ha reportado que la mojabilidad es uno de los parámetros que influyen en el grado de biocompatibilidad de los biomateriales [4], por lo cual resulta de interés estudiar el efecto que la rugosidad del Ti6Al4V sobre el AC del agua. Las superficies de Ti6Al4V se sometieron a pulido mecánico con papel abrasivo de SiC. Se obtuvieron 5 terminaciones, una para cada tamaño de grano de los papeles abrasivos utilizados (#320, #500, #1000, #1200 y #1500). Además, para cada una de las terminaciones se obtuvieron terminaciones con textura (rayas de pulido paralelas) y sin textura (rayas de pulido al azar). Los valores de AC se obtuvieron depositando una gota de 2 µL de agua desionizada sobre la superficie de la aleación pulida limpia y seca. Para medir la simetría axial de las gotas sésiles se calculó el coeficiente de asimetría (AS, AS>1 para gotas no axisimétricas) [1] a partir de imágenes obtenidas desde arriba. Los parámetros de rugosidad se obtuvieron mediante perfilometría. Los valores de AC promedio sobre las probetas con textura fueron 44,6º, 41,9º, 48,3º, 58,9º y 44.6º para las terminaciones #320, #500, #1000, #1200 y #1500, respectivamente. La única diferencia estadísticamente significativa (Prueba de Kruskal Wallis) encontrada fue entre los AC en #1200 y las demás. Los valores de AC promedio sobre las probetas sin textura fueron 76,9º, 48,2º, 48,9º, 43,6º y 76,5º para las terminaciones #320, #500, #1000, #1200 y #1500, respectivamente. No hay diferencias estadísticamente significativas entre los AC de #500, #1000 y #1200 ni entre los AC de #320 y #1500, mientras que, si hay diferencias estadísticamente significativas entre ambos grupos. En las probetas con textura el AS promedio tomó valores entre 1,14 a 1,22 (sin diferencias estadísticamente significativas) mientras que en las probetas sin textura el valor de AS más alto se observó en la probeta #1200 (1,20) mientras que en las demás los valores entre 1,09 a 1,14.