Desarrollo de materiales reflectantes difusos con diferentes niveles de reflectancia a partir de politetrafluoroetileno (PTFE), óxido de titanio (TiO2) y pigmentos carbonosos procedentes de residuos vegetales (Cocos nucifera)
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Date
2026-05-22
Authors
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
The development of diffuse reflective surfaces (DRS) is essential in the manufacturing, calibration, and quality control of optical devices (e.g., spectrophotometers, optical sensors, etc.). These surfaces are characterized by the generation of a homogeneous light field because their reflectance is independent of the viewing angle; they can be organic, ceramic, or composite materials. TiO2-doped polytetrafluoroethylene (PTFE) is commonly used as a DRS, while reflectance modulation is achieved by adding carbon black, a short-lived atmospheric pollutant. The objective of this research was to develop diffuse reflective materials with different reflectance levels using PTFE, TiO2, and carbon black pigment derived from coconut endocarp (PCEC) as an eco-friendly substitute for carbon black. To this end, TiO2 films were fabricated on microporous PTFE membranes using polyvinyl acetate (PVAc) as a binding agent. To this end, the TiO2:PVAc content was evaluated, and the optimal ratio at which no phase segregation was observed (0.8:1.0 TiO2:PVAc) was selected. Subsequently, the reflectance of the surfaces was modulated by adding different amounts of PCEC to the films during their fabrication. The surface reflections (SRDs) were characterized using various spectroscopic techniques, microscopy, image analysis, and other methods. The results demonstrate that it is possible to obtain SRDs and modulate their reflectance using microporous PTFE, TiO2/PVA, and PCEC.
Description
El desarrollo de superficies reflectantes difusas (SRD) es indispensable en la fabricación, calibración y control de la calidad de dispositivos ópticos (e.g. espectrofotómetros, sensores ópticos, etc.). Se caracterizan por la generación de un campo de luz homogéneo debido a que su reflectancia es independiente del ángulo de observación; además, pueden ser orgánicas, cerámicas, o de materiales compuestos. En particular, el politetrafluoroetileno (PTFE) dopado con TiO2 se emplea comúnmente como SRD, mientras que, la modulación de la reflectancia se logra mediante la adición de negro de carbón, el cual es un contaminante atmosférico de vida corta. El objetivo de esta investigación fue desarrollar materiales reflectantes difusos con diferentes niveles de reflectancia a partir de PTFE, TiO2 y el pigmento negro carbonoso procedente del endocarpio del cocotero (PCEC) como sustituto ecoamigable del negro de carbón. En este sentido, se hicieron películas de TiO2 sobre membranas microporosas de PTFE, usando poli(vinil acetato) (PVAc) como agente aglutinante. Para ello, se evaluó el contenido de TiO2:PVAc y se seleccionó la mejor relación en la cual no se observó segregación de fases (0,8:1,0 de TiO2:PVAc). Posteriormente, se moduló la reflectancia de las superficies adicionando diferentes cantidades de PCEC a las películas durante su fabricación. Las SRD se caracterizaron por diferentes técnicas espectroscópicas, de microscopía, análisis de imágenes, entre otras. Los resultados evidencian que es posible obtener SRD y modular su reflectancia mediante el uso de PTFE microporoso, TiO2/PVA y PCEC.
Keywords
Reflectancia difusa, Materiales carbonosos, PTFE, TiO2, PVAc
Citation
Chate Galvis, N. G. (2026). Desarrollo de materiales reflectantes difusos con diferentes niveles de reflectancia a partir de politetrafluoroetileno (PTFE), óxido de titanio (TiO2) y pigmentos carbonosos procedentes de residuos vegetales (Cocos nucifera). [Tesis de posgrado, Universidad Santiago de Cali]. Repositorio Institucional USC.