Históricamente, los métodos de ingeniería de superficies han incluido abrasión mecánica, limpieza con solvente para eliminar contaminantes de la superficie, hinchamiento de solventes, grabado químico húmedo y la aplicación de recubrimientos especializados. La abrasión solo aumenta el área de la superficie de la pieza antes de la unión adhesiva y, por lo tanto, tiene un uso limitado. La limpieza con solvente es útil para eliminar la contaminación grave. Sin embargo, en aplicaciones ultralimpias, la limpieza con solvente simplemente reemplaza un contaminante por otro. El tratamiento superficial con solvente podría ser beneficioso en los casos en que el hinchamiento del sustrato polimérico puede mejorar la adhesión de los revestimientos sin afectar negativamente a las propiedades mecánicas del sustrato. Los principales inconvenientes de esta tecnología son los peligros ambientales y de proceso asociados con el uso de grandes cantidades de productos químicos. Cualquier ahorro en el costo del equipo generalmente se compensa con el aumento del costo de los controles ambientales. El grabado con ácido es más efectivo que los métodos a base de solvente, pero puede resultar fácilmente en piezas tratadas en exceso y dañadas, además de serios problemas de peligro y eliminación. Por ejemplo, aparte del tratamiento con plasma el método más eficaz para mejorar la unión a los fluoropolímeros ha sido grabar la superficie con un material comúnmente conocido como grabado con sodio. El proceso consiste en una breve inmersión del componente fluoropolímero que se va a unir en una solución de naftaleno sódico en tetrahidrofurano u otro disolvente adecuado. Aunque el grabado con sodio es bastante eficaz en el tratamiento de fluoropolímeros, la preocupación por la seguridad del operador y los problemas de eliminación han hecho que muchos usuarios busquen alternativas. Cada uno de los métodos mencionados anteriormente tiene limitaciones, lo que proporciona una gran fuerza impulsora para el desarrollo de métodos alternativos de preparación de superficies. En la actualidad, existen muchas técnicas diferentes disponibles (que van desde el vacío a la presión atmosférica, de húmedo a seco, de simple a sofisticado y de económico a muy costoso) para obtener las características funcionales requeridas de los plásticos. La mayoría de los métodos que se utilizan hoy en día son secos y, por tanto, respetuosos con el medio ambiente. Los métodos que se presentan más adelante se dividen a grandes rasgos en técnicas de activación de superficies y de revestimiento de superficies. La abrasión solo aumenta el área de la superficie de la pieza antes de la unión adhesiva y, por lo tanto, tiene un uso limitado. La limpieza con solvente es útil para eliminar la contaminación grave. Sin embargo, en aplicaciones ultralimpias, la limpieza con solvente simplemente reemplaza un contaminante por otro. El tratamiento superficial con solvente podría ser beneficioso en los casos en que el hinchamiento del sustrato polimérico puede mejorar la adhesión de los revestimientos sin afectar negativamente a las propiedades mecánicas del sustrato. Los principales inconvenientes de esta tecnología son los peligros ambientales y de proceso asociados con el uso de grandes cantidades de productos químicos. Cualquier ahorro en el costo del equipo generalmente se compensa con el aumento del costo de los controles ambientales. El grabado con ácido es más efectivo que los métodos a base de solvente, pero puede resultar fácilmente en piezas tratadas en exceso y dañadas, además de serios problemas de peligro y eliminación. Por ejemplo, aparte del tratamiento con plasma, el método más eficaz para mejorar la unión a los fluoropolímeros ha sido grabar la superficie con un material comúnmente conocido como grabado con sodio. El proceso consiste en una breve inmersión del componente fluoropolímero que se va a unir en una solución de naftaleno sódico en tetrahidrofurano u otro disolvente adecuado. Aunque el grabado con sodio es bastante eficaz en el tratamiento de fluoropolímeros, la preocupación por la seguridad del operador y los problemas de eliminación han hecho que muchos usuarios busquen alternativas. Cada uno de los métodos mencionados anteriormente tiene limitaciones, lo que proporciona una gran fuerza impulsora para el desarrollo de métodos alternativos de preparación de superficies. En la actualidad, existen muchas técnicas diferentes disponibles (que van desde el vacío a la presión atmosférica, de húmedo a seco, de simple a sofisticado y de económico a muy costoso) para obtener las características funcionales requeridas de los plásticos. La mayoría de los métodos que se utilizan hoy en día son secos y, por tanto, respetuosos con el medio ambiente. Los métodos que se presentan más adelante se dividen a grandes rasgos en técnicas de activación y revestimiento de superficies.

El propósito del tratamiento de superficies de materiales a base de polímeros es aumentar la humectabilidad de la superficie a través de descargas eléctricas. La baja energía superficial de los sustratos a base de polímeros a menudo conduce a una mala adhesión de tintas, colas y revestimientos. Para obtener una adhesión óptima, es necesario aumentar la energía superficial del sustrato justo por encima de la del material a aplicar. Las técnicas de activación de la superficie presentadas aquí incluyen tratamiento con plasma, tratamiento corona, tratamiento con llama y tratamiento con láser de excímero UV. El tratamiento con corona y con llama también se pueden definir como plasmas, pero en este sitio se consideran técnicas de modificación de superficies diferentes. Todos los tratamientos de superficie presentados aquí dan como resultado mejores propiedades de adherencia a la superficie La energía de los sustratos a base de polímeros a menudo conduce a una mala adherencia de tintas, colas y recubrimientos. Para obtener una adhesión óptima, es necesario aumentar la energía superficial del sustrato justo por encima de la del material a aplicar. Las técnicas de activación de la superficie presentadas aquí incluyen tratamiento con plasma, tratamiento corona, tratamiento con llama y tratamiento con láser de excímero UV. El tratamiento con corona y con llama también se pueden definir como plasmas, pero en este capítulo se consideran técnicas de modificación de superficies diferentes. Todos los tratamientos de superficie presentados aquí dan como resultado mejores propiedades de adherencia a la superficie.

Aunque las superficies de materiales poliméricos han sido modificadas por métodos químicos durante años de una manera muy eficaz para una variedad de aplicaciones, los métodos de tratamiento de superficies basados ​​en principios físicos se han desarrollado para introduce grupos funcionales que contienen oxígeno en las superficies de los polímeros, principalmente para mejorar la adherencia, la humectabilidad y la capacidad de impresión para superar los principales inconvenientes relacionados con los métodos químicos, que a menudo necesitan un riguroso control del proceso, pueden causar problemas ambientales debido a los agentes químicos utilizados y pueden involucrar cambios en la morfología de la superficie del polímero. Algunos de los métodos físicos más comunes, como la descarga de llama y corona, se explotan hoy en día ampliamente a nivel industrial, pero la desaparición de las funcionalidades impartidas con el tiempo es el principal inconveniente. Los métodos de modificación de la superficie física basados ​​en tratamientos inducidos por plasma y radiación han encontrado recientemente varias aplicaciones que se discuten a continuación.

La deposición química de vapor (CVD) es una técnica importante para la modificación de la superficie de polímeros, donde el plasma se utiliza eficazmente como un intermedio activo y reactivo para la construcción de películas delgadas y duras. La deposición química en fase de vapor mejorada con plasma (PECVD) permite que el proceso proceda a temperaturas relativamente más bajas debido a la asistencia del plasma en comparación con otros tipos de CVD térmicas que utilizan, por ejemplo, un reactor de pared caliente, un reactor de pared fría y láser. Usando esta técnica de PECVD, se han formado varios recubrimientos inorgánicos duros y varios tipos de películas delgadas sobre diferentes tipos de superficies de polímero.

La radiación es una forma de energía que proviene de una fuente y viaja a través de algún medio o por el espacio. La radiación se emite desde un átomo cuando los electrones caen de una energía más alta a una energía más baja. Y la radiación se divide en dos tipos, según la energía y el poder ionizante, a saber, radiación ionizante y no ionizante. La radiación ionizante es producida por átomos inestables que tienen un exceso de energía o masa o ambas y son radiaciones de alta energía que son capaces de eliminar los electrones de un átomo o una molécula para formar un ión. Durante las últimas décadas, la interacción entre biomateriales y radiación γ ionizante ha ganado un gran interés científico, debido a las aplicaciones para la esterilización de dispositivos médicos con el fin de erradicar el problema asociado con la adhesión de patógenos. La radiación no ionizante, a diferencia de la radiación ionizante, es una radiación electromagnética que no tiene suficiente energía para eliminar electrones de un átomo o una molécula para formar un ión (o partícula cargada) durante la colisión; La irradiación ultravioleta extrema ha atraído recientemente la mayor atención para la modificación de la superficie no ionizante de los polímeros.

Los fotones de alta energía se pueden utilizar para cambiar superficies de diferentes maneras. Estos fotones crean sitios de radicales en superficies y moléculas libres que pueden conducir a reacciones de propagación o terminación como la recombinación. Por lo tanto, la irradiación γ se usa a menudo para inducir la reticulación posterior de los polímeros, lo que corresponde a un proceso limpio que no requiere ningún grupo reactivo ni aditivos. Los radicales libres generados son los principales responsables de las transformaciones de polímeros inducidas por la radiación. Al igual que la recombinación de radicales intermoleculares o la polimerización en cadena con dobles enlaces colgantes, las reacciones de los radicales libres pueden proporcionar modificaciones útiles a la morfología del polímero. Esta estrategia se utilizó para aumentar la superficie específica aparente de los polímeros estirénicos macrorreticulares. Utilizando radiación gamma en las membranas poliméricas porosas obtenidas mediante la aleación de poli (hidroxi-uretano) y poli (alcohol) (PVA) en diferentes concentraciones, se encontró que estas membranas tienen un carácter hidrófilo, energía superficial, resiliencia y módulo de elasticidad inicial variables en función de sus concentraciones de aleación. A medida que aumenta la dosis de radiación gamma, observaron mejoras en la porosidad y las propiedades hidrófilas de la muestra. Además, la rugosidad de las muestras también disminuyó significativamente. Dado que hay una escasez de estudios que involucren la radiación gamma como herramienta para el tratamiento de superficies, es difícil analizar las ventajas de la radiación gamma sobre una amplia variedad de polímeros.

Cuando los polímeros se exponen a la luz ultravioleta, las superficies experimentan fotorreticulación, fotooxidación en el aire o reacciones fotoquímicas en atmósfera reactiva. Los UV son radiaciones no ionizantes para polímeros. El alcance de las reacciones depende de los reactivos, la intensidad de la luz y el coeficiente de absorción, es decir, la absorción de fotones en función de la profundidad de penetración de los fotones. Los polímeros, que absorben la luz ultravioleta, experimentan fotooxidación en el aire, dando lugar a grupos funcionales ácidos adheridos a las áreas expuestas. La profundidad con la que penetran las reacciones fotoquímicas en las superficies poliméricas depende de los coeficientes de absorción además de la movilidad de las cadenas poliméricas, la temperatura de transición vítrea y el coeficiente de difusión de los gases en las películas poliméricas y no se controla fácilmente. El tratamiento con luz ultravioleta ha recibido mucha atención en la última década, pero los polímeros así tratados vuelven a su estado original de la superficie durante un período de tiempo, un efecto conocido como recuperación hidrofóbica que se estudió en detalle para desarrollar una comprensión de los procesos subyacentes que contribuyen a la efecto, ya que tiene un impacto en la aplicabilidad del tratamiento UV.