El rendimiento y el marco de decisión de los compuestos híbridos de base biológica infundidos con CNT para...

Área de la Ciencia:

• Ciencia e Ingeniería de Materiales Ciencia e Ingeniería.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.
• Materiales compuestos Materiales compuestos.

Sus antecedentes:

• Los compuestos sostenibles de base biológica ofrecen beneficios ambientales, pero carecen de suficiente resistencia y rigidez para aplicaciones de carga.
• Los nanotubos de carbono (CNT) muestran potencial para mejorar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos debido a sus características superiores.
• La hibridación de fibras naturales con nanomateriales es una estrategia prometedora para superar las limitaciones de los compuestos de base biológica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar compuestos híbridos sostenibles ligeros mediante la incorporación de diferentes porcentajes de CNTs (0-6%) en fibras laminadas de plátano y piña.
• Investigar el efecto de las CNT en las propiedades mecánicas, la adhesión interfacial y la integridad estructural de los compuestos híbridos.
• Para determinar la concentración óptima de CNT y el arreglo de apilamiento de fibra para mejorar el rendimiento.

Principales métodos:

• Fabricación de compuestos híbridos con diferentes secuencias de apilamiento de fibras de plátano y piña, infundidas con CNTs a nano-nivel.
• Caracterización mediante difracción de rayos X (XRD), espectroscopia infrarroja con transformación de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de escaneo por emisión de campo (FESEM).
• Pruebas mecánicas que incluyen evaluaciones de resistencia a la tracción, flexión, corte interfacial y resistencia al impacto; pruebas no destructivas (C-scan, ultrasonidos).

Principales resultados:

• CNTs exhibieron buena cristalinidad y dispersión uniforme, con nanopartículas esféricas que mejoran la adhesión interfacial con la matriz epoxi.
• Los compuestos con infusión CNT al 3% (BPBP y BBPP) demostraron una resistencia máxima a la tracción (229.94 MPa), a la flexión (190.78 MPa), al cizallamiento (41.51 MPa) y a la resistencia al impacto (52.39 kJ/m2).
• Se observaron mejoras significativas en las propiedades mecánicas en comparación con los compuestos no híbridos, con CNTs que controlan efectivamente el daño y la delaminación.

Conclusiones:

• La incorporación de 3% de CNTs en compuestos híbridos de plátano y piña mejora significativamente el rendimiento mecánico y las capacidades de absorción de energía.
• El estudio valida las CNT como nanorellenos efectivos para mejorar la integridad estructural y la capacidad de carga de los compuestos sostenibles.
• Se empleó una estrategia difusa basada en técnicas Schweizer-Sklar para seleccionar la configuración óptima de compuesto híbrido.