Estudio experimental sobre las características mecánicas y tribológicas de compuestos poliméricos reforzados con fibra de hojas de piña para aplicaciones biomédicas

N nuevas estructuras biomédicas de soporte y ligeras requieren la creación de compuestos poliméricos sostenibles de alta resistencia y resistencia al desgaste. Esta investigación explora el uso de compuestos epóxicos reforzados con fibra de hoja de piña tratada con álcali (PALF) y determina relaciones completas de desgaste de propiedades estructurales utilizando análisis mecánicos, tribológicos y microestructurales combinados. La novedad del trabajo se basa en la correlación del contenido de fibra con el incremento de rigidez, la tolerancia al daño y el comportamiento de degradación bajo condiciones de fricción en condiciones de fabricación controladas. Se utilizó un método de colocación manual para fabricar laminados compuestos con 5-25 % en peso de PALF. La resistencia a la tracción aumentó a 78 MPa y el módulo de Young aumentó a 3.5 GPa. La resistencia a la flexión aumentó a 112 MPa y el módulo de flexión a 3.7 GPa. La energía de impacto disminuyó en 12 y cayó a 20 kJ/m2 y la dureza Shore D aumentó en 72 y 76, respectivamente, lo que significa un aumento en la deformación y resistencia al daño superficial. Las pruebas tribológicas revelaron que el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste disminuyeron a 0.51 y 3.7 x 10-6 mm 3/N-m respectivamente por distribución de carga soportada por fibra y establecimiento de películas de transferencia protectoras. La microscopía electrónica de barrido mostró que había una dispersión consistente de fibras, buena unión de la matriz de fibra y predominancia de procesos de puenteo de fisuras y extracción que involucraron la resistencia a la fractura. El mejor comportamiento mecánico tribológico se observó con una concentración de 10-15 % en peso de PALF. Un estudio adicional implicará estudios de biocompatibilidad, estabilidad a largo plazo y funcionalización superficial para permitir elementos de asistencia biomédica como férulas ortopédicas, armazones protésicos y componentes médicos auxiliares que no soportan carga.