用响应表面方法来优化来自Areca坚果的纤维素纳米纤维来增强环氧复合材料的机械性能
Vasudevan Alagumalai1, Verma Rajamanickam2, Heba G Mohamed3
1Department of Mechanical Engineering, Saveetha School of Engineering, Saveetha Institute of Medical and Technical Sciences, Chennai, 602105, India.
Scientific reports
|July 19, 2025
概括
这项研究从果的农业废物中提取纤维素纳米纤维 (CNF) 来增强环氧复合材料. 优化加工显著提高复合材料的机械性能,证明了绿色复合材料的可持续材料.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 绿色化学 绿色化学
- 聚合物工程 聚合物工程
背景情况:
- 阿雷卡坚果皮是一种丰富的农业废物,其潜力未得到充分利用.
- 在聚合物复合材料中对可持续生物基增强剂的需求日益增加.
- 对传统复合材料的环保替代品的需求.
研究的目的:
- 为了从阿雷卡坚果中提取纤维素纳米纤维 (CNFs).
- 制造和优化用这些CNF增强的环氧复合材料.
- 评估CNF含量和加工参数对机械性能的影响.
主要方法:
- 和漂白处理,然后进行超声波以提取CNF.
- 制造具有不同CNF负载 (0.1-1.0重量%) 的环氧复合材料.
- 使用响应表面方法 (RSM) 优化混合时间和固化温度,采用盒式设计.
主要成果:
- 平均直径为35.84nm的纤维素纳米纤维 (CNF) 已成功提取.
- RSM模型显示了拉伸和屈曲强度的高预测精度 (R2>99%).
- 在优化条件下 (1.5%重量CNF,22分钟混合,80°C固化) 产生了高机械强度 (61.88MPa拉力,74.36MPa曲).
结论:
- 阿雷卡坚果皮是高性能CNF的可行来源.
- 过程优化显著提高了CNF增强环氧复合材料的机械性能.
- 开发的复合材料为下一代绿色材料提供可持续和高性能生物增强.


