Los materiales compuestos de matriz de resina epóxica y fibras de carbono han sido ampliamente estudiados durante los últimos años; estos materiales han demostrado un desempeño sobresaliente en aplicaciones estructurales debido a su alta resistencia mecánica y bajo peso. Por otra parte, el costo de las fibras de carbono está estrechamente relacionado con su nivel de pureza debido a los procesos realizados para la obtención de estas fibras y, a pesar de que el costo va disminuyendo con el tiempo, estas aún no son accesibles en muchos sectores. Es bien sabido que la pureza de las fibras de carbono está conectada directamente con sus propiedades mecánicas, si bien el desempeño del material compuesto depende principalmente de la interfaz entre las fibras y la matriz. Por ello, estudios recientes se centran en la modificación de la superficie de las fibras para disminuir la tensión superficial y mejorar el anclaje con la matriz. Además, la incorporación de nanomateriales carbonosos adicionados a la matriz como refuerzo en la zona interfacial, cabe señalar que, a pesar de las ventajas en sus aplicaciones, estos materiales suelen tener costos relativamente elevados.
En el siguiente trabajo se realizó la fabricación de materiales compuestos híbridos, mezclando fibras estabilizadas de carbón de baja pureza con partículas obtenidas a partir de residuos textiles y fibras de carbono preimpregnadas de desecho, además se evaluó el efecto de la modificación superficial a las fibras estabilizadas. Se implementó un diseño de experimentos de arreglo ortogonal con factores de composición de fibra, aditivo y resina-endurecedor, además del tratamiento superficial a las fibras continuas. La resistencia a la tracción y la deformación se establecieron como variables de respuesta. Los resultados mecánicos y de microscopia indican que la presencia de partículas de base de carbono incrementa la resistencia a tracción del material hasta un 36%. Asimismo, las fibras modificadas químicamente en la superficie presentaron una mayor rugosidad y mejor adherencia con la matriz, lo cual se tradujo en un aumento en la resistencia a la tracción del material compuesto.
Proyecto TecNM M00-PR-03-R01 (23230) Convocatoria: Proyectos de investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación.
Fomento a la investigación y desarrollo tecnológico 2025.
Laboratorio nacional de investigación en nanociencias y nanotecnología (LINAM) IPICYT M.C. Ana Iris Peña Maldonado