Mecánica, micromecánica y viscoelasticidad del biocomposite polietileno – aluminio - fique

Es de gran importancia para los estudiantes de Ingeniería mecánica, materiales y afines, estudiar el comportamiento mecánico, micromecánico y viscoelástico de diversos materiales, especialmente cuando se requiere diseñar o desarrollar productos utilizando biocomposites, debido a que estos materiales compuestos son formados por una o más fases de origen biológico, lo que representa una problemática conjunta de mecanismos de deformación. Los biocomposites se caracterizan por tener buenas propiedades mecánicas, por lo general son livianos, unos ganan rigidez específica, y pueden trabajar como aislamiento acústico y/o térmico, algunos son biodegradables, como los compuestos que utilizan matrices como el ácido poliláctico (PLA) y fibras naturales, y si se fabrican con polímeros termoplásticos podrían ser recicla bies.

Para abordar el estudio de los bicomposites, hay diferentes enfoques: el ingeniero está interesado principalmente en las normatividad de la industria, el rigor estructural, la optimización del diseño del material, y la dimensión del diseño de los componentes; la ciencia de los materiales, por lo general, se centra en los proceses físicos que ocurren en el diseño del material, y la química en la comprensión de toda la problemática de las sustancias que los componen. Sin embargo, en última instancia, todos los aspectos son importantes en la práctica y se recomienda se comprenda y se estudien juntos. Sin una clara comprensión de los mecanismos de deformación del material, el ingeniero no podrá ser crítico para extender la aplicación de las normas de diseño y por lo tanto, podría dar origen a fallas inesperadas, y al tiempo incrementar la incertidumbre en los componentes y/o productos que diseñen con biocomposites.

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

1.1 Introducción

1.2 Materiales compuestos y fibras naturales

1.3 Compuestos de matriz termoplástica

1.4 Compuestos de Pebd-Ai reciclado de tetra Pak

1.5 la Fibra de fique como refuerzo de materiales compuestos

 

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

Mario Fernado Muñoz Vélez J

José Herminsul Mina Hernández

2.1 Introducción a la micromecánica de compuestos

2.1.1 Desprendimiento a tensión de una fibra (pul/-out)

2.2 Tratamientos superficiales de fibras naturales

2.2.1 Tratamiento de alcalinización

2.2.2 Agentes de acople

2.2.3 Método de impregnación

 

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

José Herminsul Mina Hernández

3.1 Comportamiento viscoelástico

3.2 Viscoelasticidad lineal

3.3 Fluencia (creep)

3.4 Modelos viscoelásticos

3.4.1 Modelos de Maxwell, Kelvin y cuatro parámetros

3.4.2 Ecuaciones constitutivas

3.5 Propiedades dinámicas

3.6 Principio de superposición tiempo temperatura

 

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

Mario Fernado Muñoz Vélez

José Herminsul Mina Hernández

4.1 El compuesto Pebd-Ai-fique

4.1.1 El polietileno aluminio (PEBD-AI)

4.1.2 Fibras de fique

4.2 Tratamientos superficiales efectuados al fique

4.2.1 Alcalinización

4.2.2 Silanización

4.2.3 Impregnación

4.3 Diseño de experimentos

4.4 Preparación del Pebd-Ai-fique

4.5 Técnicas de caracterización experimental

4.6 Caracterización físico-química

4.6.1 Espectroscopia Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR)

4.6.2 Absorción de agua

4.6.3 Microscopia Electrónica de Barrido (SEM)

4.6.4 Ángulo de contacto

4.6.5 Parámetros geométricos de fibras y manta de fique

4.7 Caracterización térmica

4.7.1 Análisis Termogravimétrico (TGA)

4.7.2 Análisis Dinámico Mecánico (DMA)

4.7.3 Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)

4.8 Caracterización mecánica

4.8.1 Tensión

4.8.2 Flexión

4.8.3 Impacto

4.9 Caracterización micromecánica (Pull-Out)

 

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

Mario Fernado Muñoz Vélez

José Herminsul Mina Hernández

5.1 Caracterización de fibras

5.2 Espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR)

5.3 Análisis termogravimétrico (TGA)

5.4 Caracterización geométrica de fibras de fique

5.4.1 Área y diámetro aparente

5.4.2 Longitud de fibras de mantas de fique

5.4.3 Orientación de las fibras en mantas

5.5 Resistencia a la tensión

5.6 Ángulo de contacto

5.7 Caracterización micromecánica del compuesto

5.7.1 Método de desprendimiento de una fibra a tensión (pull-out)

5.7.2 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)

5.8 Caracterización físico-mecánica del compuesto

5.8.1 Caracterización física del compuesto
5.8.2 Densidad

5.8.3 Absorción de agua

5.9 Caracterización mecánica del compuesto

5.9.1 Respuesta a la tensión - Análisis estadístico

5.9.2 Respuesta a la flexión - Análisis estadístico

5.9.3 Respuesta al impacto Izod

 

Miguel Ángel Hidalgo Salazar

José Herminsul Mina Hernández

6.1 Propiedades térmicas

6.1.1 Análisis Termogravimétrico (TGA)

6.1.2 Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)

6.1.3 Análisis Dinámico Mecánico (DMA) - Análisis estadístico

6.2 Comportamiento viscoelástico del Pebd/ai-fique

6.3 Región lineal del Pebd-ai-fique

6.4 Efecto de las fibras de fique y sus tratamientos en las propiedades viscoelásticas del pebd-ai-fique

6.5 Temperaturas de transición vítrea

6.6 Propiedades viscoelásticas

6.7 Fluencia y recuperación (creep recovery)

6.8 Efecto del fique en la fluencia (creep)

6.9 Velocidad de deformación

6.10 Modelamiento matemático de la fluencia (creep)

6.11 Modelos de 4, 6, 8 y 10 parámetros

6.12 Predicción del desempeño mecánico a largo plazo

6.13 Principio de superposición tiempo temperatura

6.14 Docilidad (compliance)

 

Referencias bibliográficas