Examinando por Materia "Composite materials"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Caracterización de la fibra del pseudotallo del plátano como potencial refuerzo para la elaboración de materiales compuestos
    (Universidad de Córdoba, 2023-02-21) Montoya Berrío, Julián Esteban; Negrete Martínez, Juan De Dios; Unfried Silgado, Jimy
    In this work, the pseudostem fiber of the banana variety Hartón (Musa paradisiaca) from agricultural residues of the department of Córdoba was characterized in order to evaluate its potential as a reinforcement of polymeric matrix composite materials. The fibers were extracted through the debarking process and dried at temperatures of 40° and 90°C. Morphological characteristics were determined by scanning electron microscopy SEM and stereoscopy. Fourier transform infrared tests - FTIR, bromatology and thermogravimetry - TGA allowed the chemical characterization; the mechanical properties were obtained by tensile tests. A statistical analysis was carried out that allowed to relate the diameters with the mechanical properties and drying temperatures. Microfibrils composed of cellulose, arranged helically within the fiber and agglutinated mainly by lignin and hemicellulose, were observed. FTIR analysis corroborated these components, as well as functional groups such as hydroxyl and aromatic. The bromatological tests showed that the fiber has 13.63% lignin, 41.17% cellulose and 11.51% hemicellulose. Experimental values of Young's modulus, maximum tensile strength and deformation were obtained for fibers dried at 40°C of 13.6±5.7 GPa, 236.4±112.9 MPa and 1.6±0.3%, respectively. While for the fibers treated at 90°C, 12.3±4.5 GPa, 227.0±97.0 MPa and 1.6±0.3, respectively were obtained. It was concluded that, on average, the drying condition did not significantly affect the diameter of the fibers or their mechanical properties. On the other hand, at smaller diameters higher mechanical properties will be obtained. In the fibers dried at higher temperatures, greater surface degradation is evident
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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un filamento para impresión 3d basado en el sistema híbrido polipropileno – arcilla saturada con carga iónica y nanopartículas para aplicaciones biomédicas
    (2023-02-11) Romero Cárdenas, Lina Marcela; Montaño Castañeda, Mary Cecilia
    La infección por bacterias, hongos y virus relacionada con los dispositivos utilizados en la atención médica como catéteres, implantes, prótesis, ventiladores y demás, ha tenido un aumento significativo, empeorando la salud de los pacientes y aumentando los costos de los tratamientos. En cuanto a la fabricación de los dispositivos biomédicos, la impresión 3D ha tomado una alta participación en este campo, puesto que permite el diseño de piezas a la medida del paciente. De esta manera, considerando la alta tasa de infecciones intrahospitalarias por los dispositivos médicos, la impresión 3D como manufactura personalizada y de bajo costo, y el creciente desarrollo de compuestos como biomateriales, se abordó el desafío de mezclar un polímero con carga mineral saturada ¿de? iones y nanopartículas metálicas con efecto antimicrobiano. En esta línea, el objetivo del presente trabajo fue desarrollar un filamento para impresión 3D basado en polipropileno (PP) con arcilla saturada (Ar Sat) con carga iónica de plata/cobre (Ag+ , Cu2+) y nanopartículas (NPs) de óxido de cobre (CuO), con propiedades mecánicas óptimas, antimicrobianas y biocompatible para la conformación de dispositivos de uso médico. En virtud de ello, se preparó el aditivo arcilla-(Ag+ , Cu2+) y arcilla-(Ag+ , Cu2+)-NPs CuO. Se determinó la adsorción de los iones metálicos mediante espectroscopia de adsorción atómica, analizó la incorporación de los iones y NPs en la estructura de la arcilla mediante los análisis de difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja (FT-IR), microscopia electrónica de barrido (MEB) y microscopia electrónica de transmisión (MET). Posteriormente, se formuló un masterbatch (MB) con diferentes porcentajes del aditivo y PP. El MB pasó por un proceso de extrusión, peletizado y manufacturado por inyección. Se estudió el comportamiento mecánico, químico y microbiológico del polímero frente a diferentes porcentajes de aditivos mediante análisis de DRX, FT-IR, termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), MET, tracción (ASTM D638-14), absorción de agua (ISO 62), resistencia química (ASTM D543), pruebas microbiológicas. Finalmente, los MB se procedió bobinar para obtener los filamentos e imprimir piezas por la técnica fabricación de filamentos fundidos (FFF). A las piezas impresas se les realizó un ensayo de tracción y un ensayo de contracción. Los resultaron mostraron que la arcilla incorporó por intercambio iónico en su estructura los iones y nanopartículas metálicas, presentando efecto bactericida no al contacto, pero si con el tiempo. El sistema PP – arcilla no presentó un sistema intercalado, por lo que se obtuvo un microcompuesto. El 3 y 1% en peso de arcilla en la formulación mostró un incremento en sus propiedades mecánicas, térmicas y químicas comparado con el PP. Se obtuvieron filamentos bobinables, homogeneidad en color/textura con un diámetro promedio 1.5 mm. Se logró imprimir el PP, sin embargo, las piezas muestran un decaimiento de alrededor del 30% en relación con las piezas producidas por inyección; aunque muestran menor contracción en comparación con su matriz pura, presentando una menor tendencia a la distorsión y, por lo tanto, mayor estabilidad dimensional.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Efecto de la variación del contenido y la orientación de fibra en las propiedades mecánicas de un compuesto termoplástico reforzado con fibra de plátano obtenido mediante fabricación por filamento Fundido con impregnación in-situ
    (2023-02-27) Rivero Romero, Oswaldo; Unfried Silgado, Jimy
    Los residuos provenientes de cultivos agroindustriales han mostrado ser fuentes interesantes de materia prima potencial para la obtención de materiales compuestos novedosos, ya sea como refuerzos de fibra o de partículas, lo que puede facilitar la posibilidad de mejorar a nivel socioeconómico la cadena de valor agroindustrial. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que tiene la variación del contenido y la orientación de fibra en las propiedades mecánicas de un material compuesto de matriz polimérica y refuerzo de fibra del pseudotallo del plátano aplicando la técnica de impresión 3D por fabricación de filamento fundido (FFF) con impregnación in-situ. Para ello, fueron evaluados parámetros de impresión para establecer una adecuada deposición del material compuesto, donde se encontró una la relación existente entre las velocidades de impresión y la velocidad de extrusión, minimizando así daños en la integridad física de la fibra, y generando volúmenes 3D de material termoplástico impregnado con fibra continua de plátano. Los resultados mostraron una tendencia a la disminución de la resistencia a tensión y flexión del material obtenido al variar el contenido y la orientación fibra, que respaldados con el análisis de varianza ANOVA mostraron un efecto significativo. Esto fue atribuido a las condiciones en la intercara entre los materiales, y a las características morfológicas del material de refuerzo utilizado.