Produção e caracterização de revestimentos para soluções hápticas avançadas

Abstract

Polymers are low-density and generally inexpensive materials, making them attractive for use in various industrial sectors. However, the properties of this class of materials, especially the mechanical properties, fall short of those required for many applications, especially structural ones.One of the possible approaches to overcome problems related to mechanical strength is to make coatings of mechanically stronger materials on polymeric surfaces. These coated polymers can be used as replacements for more traditional materials such as glass.This work, carried out as part of a project in co-promotion with the industry, encompasses the production and characterization of coatings for advanced haptic solutions, deposited on a polycarbonate (PC) substrate with the aim of increasing its surface hardness, while maintaining its transparency. Coatings were sputter deposited from polymer and ceramic targets.For reasons of confidentiality, it is not possible to specify the materials used, nor the conditions for depositing the coatings. Materials were named only by their material class. Overall, PC substrates were coated with three types of coating: monolithic polymer coating, monolithic ceramic coating and, finally, coating with a gradient of functionality with both materials, starting with polymer and ending with ceramic.The substrates, coated and uncoated, were subjected to various characterization techniques. This study allowed us to conclude that both the ceramic coating and the gradient coating present an increase in surface hardness without major changes in the optical properties of the PC. Considering the gradient coating is composed of a first layer of polymer, it has a greater adhesion between the substrate and the coating than the ceramic coating, so it should be selected for the intended application.

Os polímeros são materiais com baixa densidade e, geralmente, baratos o que os torna apelativos para utilizar em vários setores industriais. No entanto, as propriedades desta classe de materiais, especialmente as propriedades mecânicas, ficam aquém das requeridas para várias aplicações, sobretudo estruturais. Uma das possíveis abordagens para contornar os problemas relacionados com a resistência mecânica é a de efetuar revestimentos de materiais, mecanicamente mais resistentes, nas superfícies poliméricas. Estes polímeros revestidos podem ser utilizados como substitutos de materiais mais tradicionais como, por exemplo, o vidro. Este trabalho, realizado no âmbito de um projeto em copromoção com a indústria, engloba a produção e caracterização de revestimentos para soluções hápticas avançadas, depositados num substrato de policarbonato (PC) com o objetivo de aumentar a sua dureza superficial, mas mantendo a respetiva transparência. Os revestimentos foram depositados por pulverização catódica, a partir de alvos de polímero e cerâmico. Por questões de confidencialidade, não é possível especificar os materiais utilizados, nem as condições de deposição dos revestimentos. Os materiais foram denominados apenas pela sua classe de material. No total foram revestidos substratos de PC com três tipos de revestimento: revestimento monolítico de polímero, revestimento monolítico de cerâmico e, por último, revestimento com um gradiente de funcionalidade com os dois materiais, começando em polímero e terminando em cerâmico. Os substratos, com e sem revestimento, foram sujeitos a várias técnicas de caracterização. Este estudo permitiu concluir que tanto o revestimento cerâmico como o revestimento com gradiente apresentam um aumento de dureza superficial sem grandes alterações das propriedades óticas do PC. Tendo em consideração que, o revestimento com gradiente é composto por uma primeira camada de polímero, apresenta uma maior adesão entre o substrato e o revestimento que o revestimento cerâmico, logo deve ser o selecionado para a aplicação pretendida.