Etching fı́sico en fibras naturales y artificiales
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Autores
Mosquera Gómez, Sergio
Director
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Español
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Resumen
Hoy en dı́a, las fibras naturales y sintéticas se están convirtiendo en un recurso valioso
para la industria de los compuestos. El uso de fibras naturales y sintéticas como refuerzo de
matrices poliméricas tiene muchas ventajas: mejora las propiedades mecánicas por unidad
de peso, disminuye el costo de fabricación por unidad de volumen y, entre otras cosas, es
amigable con el medio ambiente. A pesar de todo esto, la baja compatibilidad entre los componentes puede resultar en un mal comportamiento mecánico. Sin embargo, los tratamientos
con plasma pueden modificar la superficie de las fibras utilizadas como refuerzo, mejorando
las uniones entre las diferentes fases del composito. En este trabajo se presentan los resultados de los efectos producidos por los tratamientos con Etching Fı́sico sobre el módulo de
Young, ductilidad, resistencia máxima a la tensión y la morfologı́a superficial de las fibras
de Guadua angustifolia, Fique y Nylon. Las fibras naturales y sintéticas fueron expuestas a
bombardeos fı́sicos con iones de argón durante diferentes intervalos de tiempo y diferentes
potencias. El análisis de microscopı́a electrónica de barrido (SEM) mostró que todas las
fibras tratadas exhiben superficies rugosas y que la rugosidad de las superficies aumentaba
con el tiempo de bombardeo. Los resultados del módulo de Young en función del tiempo de
bombardeo y de la energı́a de los iones incidentes mostraron un incremento significativo en
las fibras de Guadua y Fique, pero no cambiaron significativamente en las fibras de Nylon.
La ductilidad de las fibras de Guadua, Fique y Nylon no se vio afectada apreciablemente en
función de la potencia y del tiempo de bombardeo. La resistencia máxima a la tensión se
afecto en las fibras de Guadua y Fique y permanecio aproximadamente sin modificaciones en
las fibras de Nylon. Los daños producidos en las fibras naturales por el bombardeo de iones
según lo determinado por el análisis SEM podrı́an considerarse como una causa importante
del aumento observado en el módulo de Young y la resistencia máxima a la tensión. Por otra
parte, si bien los daños producidos en las superficies de las fibras tratadas (aumento de la
rugosidad), como consecuencia del bombardeo iónico, pueden considerarse como una de las
causas del aumento observado en el módulo de Young y en la resistencia máxima a la tensión
de las fibras naturales, otros efectos como la alteración del contenido de hemicelulosa y lignina, no pueden descartarse como causas probables del cambio en las propiedades mecánicas
de las fibras naturales y el efecto casi nulo observado en las fibras sintéticas (Nylon), a pesar
de los daños producidos en su superficie. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Nowdays, natural and synthetic fibers are becoming a valuable resource for composite industry. The use of natural and synthetic fibers as reinforcement of polymeric matrices has
many advantages: it betters mechanical properties per unit of weight, decreases the cost of
manufacturing per unit of volume and, among other things, it is environmentally friendly.
Despite all of this, the low compatibility between the constituents can result in a poor mechanical behavior. However, plasma treatments can modify the surface of the fibers used
as reinforcement, improving the joints between the different phases of the composite. This
work present the results of the effects produced by dry etching plasma treatments on the
Young’s modulus, ductility, maximum tensile strength and surface morphology of Guadua
angustifolia, Fique and Nylon fibers. Natural and synthetic fibers were exposed to physical
bombardment with argon ions during different time intervals and different powers. Scanning
electron microscopy (SEM) analysis showed that all treated fibers exhibited rough surfaces and that the surfaces roughness increased with the bombardment time. The results of
Young’s modulus as a function of bombardment time and the energy of the incident ions
displayed a significant increment in Guadua and Fique fibers but did not change significantly
in Nylon fibers. The ductility of the Guadua, Fique and Nylon fibers was not appreciably
affected in function of power and bombardment time. The maximum tensile strength affected
the fibers of Guadua and Fique and remained approximately unchanged in the nylon fibers.
The damages produced in the natural fibers by ion bombardment as determined by SEM
analysis could be considered as an important cause of the observed increase in Young’s modulus and maximum tensile strength. On the other hand, although the damage caused on the
surfaces of the treated fibers (increased roughness), as a consequence of ion bombardment,
can be considered as one of the causes of the observed increase in Young’s modulus and
the maximum tensile strength of natural fibers, other effects such as altered hemicellulose
and lignin content can not be ruled out as probable causes of the change in the mechanical
properties of natural fibers and the almost zero effect observed in synthetic fibers (Nylon),
despite the damage produced on its surface.
Palabras clave propuestas
Descripción
ilustraciones, diagramas, fotografías a color