生物医学応用のためのパイナップル葉繊維強化ポリマー複合材料の機械的および摩擦特性に関する実験的研究

新しい生物医学的支援および軽量構造物は、高強度および耐摩耗性を持つ持続可能なポリマー複合材料の作成を必要とします。この研究は、アルカリ処理されたパイナップル葉繊維（PALF）強化エポキシ複合材料の使用を探求し、機械的、摩擦的および微細構造分析を組み合わせて、完全な構造特性摩耗関係を決定します。この研究の新規性は、繊維含有量と剛性の増加、損傷許容度、摩擦条件下での劣化挙動との相関に基づいています。5-25 wt.% PALFを用いて複合板を製造するためにハンドレイアップ法が使用されました。引張強度は78 MPaに上昇し、ヤング率は3.5 GPaに上昇しました。曲げ強度は112 MPaに増加し、曲げ弾性率は3.7 GPaに増加しました。エネルギー衝撃は12の減少で20 kJ/m2に落ち、ショアD硬度はそれぞれ72と76に上昇しました。これは変形と表面損傷耐性の増加を意味します。摩擦試験では、繊維サポートによる荷重分布と保護的転送膜の確立により、摩擦係数と摩耗率がそれぞれ0.51と3.7 x 10-6 mm 3/N-mに減少したことが明らかになりました。走査型電子顕微鏡法により、一貫した繊維分散、繊維マトリックスの良好な結合、および破壊抵抗に関与する亀裂橋渡しと引き抜き過程の優位性が示されました。最高の機械的摩擦特性は、10-15 wt.% PALFの濃度で観察されました。さらなる研究では、生物適合性、長期的安定性、および生物医学的支援要素（矯正器具、義肢フレーム、非荷重支持の補助医療部品など）を可能にする表面機能化に関する研究が行われる予定です。