Por Kristel Solera Delgado – Estudiante de la carrera de Ingeniería Química Industrial

Cuando se busca el material más adecuado para una función específica es primordial conocer sus propiedades físicas, químicas, mecánicas y microestructurales con el fin de tener la seguridad de que cumplen con los requisitos para desempeñar su función de manera óptima. Por suerte, normalmente cuando se busca comprar un material su proveedor brinda la información de este y no es necesario realizar pruebas de caracterización cada vez que se necesita elegir y comprar un material. Sin embargo, los proveedores de estos materiales sí se deben mantener en constante caracterización de estos, y se deben asegurar de que las técnicas que utilizan para ello sean las mejores posible. Entre las técnicas más conocidas y utilizadas para la caracterización de materiales se encuentran la difracción de rayos X, la microscopía óptica, la microscopía de barrido por tunelaje y la microscopía electrónica. Entre las técnicas recién mencionadas, la microscopía electrónica se destaca por su uso recurrente. A continuación, se analiza brevemente los beneficios que presenta la microscopía electrónica para la caracterización de materiales.

Al contemplar los aportes que brinda la técnica de la microscopía electrónica, se destaca que a través de la microscopía electrónica de transmisión es posible mapear texturas cristalográficas y transformaciones, de manera que muestras de material a granel se pueden estudiar directamente en tres dimensiones (Panwar, Singh y Sehgal, 2020). En comparación con otras técnicas como la difracción de rayos X, esta técnica tiene una alta sensibilidad de interacción de electrones con muestras extremadamente pequeñas, debido a que los electrones se dispersan mucho más intensamente que los rayos X (Fahlman, 2007). Además, a nivel investigativo la versatilidad de las técnicas del microscopio electrónico para visualizar imperfecciones de la red, como dislocaciones, fallas de apilamiento y huecos, y observar sus comportamientos elásticos y plásticos como funciones del tiempo, la temperatura y el estrés ha contribuido enormemente a la comprensión de los materiales (Cruz et al., 2015).

Por otro parte, la microscopía electrónica también presenta ciertos factores que pueden ser vistos como desventajas. Por ejemplo, estos siguen siendo equipos grandes y voluminosos que requieren mucho espacio en un laboratorio. Además, como los microscopios electrónicos son muy sensibles, los campos magnéticos y las vibraciones causadas por otros equipos pueden interferir con su funcionamiento, lo que también puede ser influido por la maquinaria de una planta de producción (Davey, 2019). También es necesario considerar que esta técnica es solo capaz de caracterizar un cierto grupo de materiales y sus características, por lo que su uso no es universal (Cruz et al., 2015). A esto se agrega que existen diferentes tipos de microscopía electrónica, y que cada una cuenta con diferente funcionalidad, por lo que puede ser necesario contar con más de un equipo para suplir todas las pruebas de caracterización de materiales necesarias.

Al analizar la información sobre la microscopía electrónica con respecto a la caracterización de materiales, es posible distinguir que el uso de esta técnica realmente es una de las mejores opciones para este fin; esto debido a dos puntos principales. El primero es que esta técnica se destaca por tener una alta eficiencia y funcionalidad que proveen resultados de alta resolución. El segundo es que las desventajas de esta técnica se dirigen a requerimientos de espacio y ambiente que no distorsionen su desempeño, y la necesidad de varios equipos, en caso de requerir pruebas que uno solo no cubra. De manera que las desventajas de esta técnica no se ven dirigidas a la confiabilidad de los resultados del equipo, y estos son incluso más eficientes que los de otras técnicas utilizadas de caracterización utilizadas.

 

MOXIE es el Canal de ULACIT (www.ulacit.ac.cr), producido por y para los estudiantes universitarios, en alianza con el medio periodístico independiente Delfino.cr, con el propósito de brindarles un espacio para generar y difundir sus ideas.  Se llama Moxie - que en inglés urbano significa tener la capacidad de enfrentar las dificultades con inteligencia, audacia y valentía - en honor a nuestros alumnos, cuyo “moxie” los caracteriza.

Referencias bibliográficas:

  • Cruz, J., Opila, R., Boyd, I. y Kaufmann, E. (2015). Materials characterization and the evolution of materials. https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/materials-characterization-and-the-evolution-of-materials/58D6934ACE448802C09C5F2584D8381B
  • Davey, R. (2019). Advantages and Disadvantages of Electron Microscopy. https://www.news-medical.net/life-sciences/Advantages-and-Disadvantages-of- Electron-Microscopy.aspx
  • Fahlman, B. (2007). Materials Chemistry. New York: Springer
  • Panwar, A; Singh, A. y Sehgal, S. (2020). Material characterization techniques in engineering applications: A review. Materials Today: Proceedings, 28 (3), 1932- 1937. doi:10.1016/j.matpr.2020.05.337