Atomic Layer Deposited TiO2 and Al2O3 Thin Films as Coatings for Aluminum Food Packaging Application

Autor(es)

Dias, Vanessa ^{[1, 2]} ; Maciel, Homero ^{[3, 2]} ; Fraga, Mariana ^[4] ; Lobo, Anderson O. ^[5] ; Pessoa, Rodrigo ^{[3, 2]} ; Marciano, Fernanda R. ^{[3, 1]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Vale Paraiba Univap, Lab Nanotecnol Biomed, BR-12244000 Sao Jose Dos Campos, SP - Brazil

^[2] Ctr Ciencia & Tecnol Plasmas & Mat PlasMat, ITA, BR-12228900 Sao Jose Dos Campos, SP - Brazil

^[3] Univ Brasil, Inst Cient & Tecnol, BR-08230030 Sao Paulo, SP - Brazil

^[4] Univ Fed Sao Paulo Unifesp, Inst Cient & Tecnol, BR-12231280 Sao Jose Dos Campos, SP - Brazil

^[5] Univ Fed Piaui UFPI, LIMAV Lab Interdisciplinar Mat Avancados, BR-64049550 Teresina, PI - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS; v. 12, n. 4 FEB 2 2019.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Titanium dioxide (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3) coatings have been investigated in a wide range of bio-applications due to their biodegradation and biocompatibility properties, that are key parameters for their use in the food packaging and biomedical devices fields. The present study evaluates and compares the electrochemical behavior of the non-coated, commercial resin-coated, TiO2-coated and Al2O3-coated aluminum in commercial beer electrolyte. For this, TiO2 and Al2O3 thin films were deposited on aluminum (Al) substrates using atomic layer deposition (ALD). The evaluation of the corrosion barrier layer properties was performed by linear sweep voltammetry (LSV) during 10 min and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In addition, profilometry, grazing incidence X-ray diffractometry (GIXRD), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) analyses were performed to investigate the physical and chemical properties of the pristine and / or corroded samples. TiO2 and Al2O3 films presented an amorphous structure, a morphology that follows Al substrate surface, and a thickness of around 100 nm. Analysis of LSV data showed that ALD coatings promoted a considerable increase in corrosion barrier efficiency being 86.3% for TiO2-coated Al and 80% for Al2O3-coated Al in comparison with 7.1% of commercial resin-coated Al. This is mainly due to the lower electrochemical porosity, 11.4% for TiO2-coated Al and 20.4% for Al2O3-coated Al in comparison with 96% of the resin-coated Al, i.e. an increase of up to twofold in the protection of Al when coated with TiO2 compared to Al2O3. The EIS results allow us to complement the discussions about the reduced corrosion barrier efficiency of the Al2O3 film for beer electrolyte once SEM and FT-IR analyzes did not show drastic changes in both investigated ALD films after the corrosion assays. The above results indicate that ALD TiO2 and Al2O3 films may be a viable alternative to replace the synthetic resin coatings frequently used in aluminum cans of use in the food industry. (AU)

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• Processo FAPESP: 11/50773-0 - Núcleo de excelência em física e aplicações de plasmas
• Beneficiário: Ricardo Magnus Osório Galvão
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
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• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 12/15857-1 - Estudos científicos e aplicações inovadoras em diamante-CVD, Diamond-Like Carbon (DLC) e carbono nanoestruturado, obtidos por deposição química na fase vapor
• Beneficiário: Vladimir Jesus Trava-Airoldi
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 11/20345-7 - Estudo de filmes de carbono-tipo diamante contendo nanopartículas incorporadas para aplicações biomédicas
• Beneficiário: Fernanda Roberta Marciano
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• Beneficiário: Fernanda Roberta Marciano
• Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Pesquisa
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• Processo FAPESP: 15/09697-0 - Eletrofiação de novos nanobiomateriais funcionais à base de peptídeos e polímeros bottlebrush para engenharia tecidual
• Beneficiário: Anderson de Oliveira Lobo
• Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Processo FAPESP: 18/01265-1 - Síntese e análise microbiológica de substratos poliméricos recobertos com filmes ultra-finos de TiO2 e/ou Al2O3 pela tecnologia de deposição por camada atômica
• Beneficiário: Rodrigo Savio Pessoa
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 15/10876-6 - Interação plasma-biofilme fúngico: diagnóstico do plasma e do processo de inativação de cepas do gênero Candida spp
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