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Caracterización mecánica a tracción de los hilos de fibra de fique con longitud L=50 mm bajo diferentes tasas de deformación en el marco del proyecto VIE-UIS 3954

Resumen

En el contexto de la sostenibilidad, la industria de la construcción enfrenta el desafío de desarrollar materiales que combinen propiedades mecánicas óptimas y funcionalidad. Bajo esta perspectiva, la fibra de fique se posiciona como un material orgánico renovable con alto potencial estructural. Este estudio analizó dicho potencial, enfocándose en su comportamiento mecánico y químico mediante ensayos de tracción a diferentes velocidades de deformación y espectroscopia infrarroja FTIR-ATR-MIR, evaluando cómo las fuerzas externas y los tratamientos químicos influyen en sus propiedades. Inicialmente se realizaron los ensayos de tracción en hilos de 50 mm de longitud a tres velocidades de deformación: alta (30 mm/min), media (3 mm/min) y baja (0.2 mm/min), empleando la máquina MTS Bionix y un deformímetro de contacto para registrar la deformación. Los resultados mostraron que, al disminuir la velocidad, el esfuerzo máximo disminuyó (256.6-220.2 MPa), acompañado de una reducción en la deformación unitaria última de 6.3-4.4 %. El módulo de elasticidad se mantuvo relativamente estable con la variación la velocidad, pero no con el método de medición empleado (4.7-5.1 GPa para la MTS Bionix y de 5.89-6.55 GPa para el deformímetro). Las mediciones con el deformímetro mostraron un mejor ajuste de datos y precisión gracias a su contacto directo con los hilos de fique. El análisis químico mediante espectroscopía FTIR-ATR-MIR permitió identificar los grupos funcionales clave de los componentes principales del fique (celulosa, hemicelulosa y lignina) y evaluar el impacto de los tratamientos químicos, se ensayaron tres muestras: fique natural, fique mercerizado con hidróxido de sodio (NaOH) y fique mercerizado y recubierto con óxido de grafeno. El recubrimiento con óxido de grafeno mejoró significativamente las propiedades del fique, protegiendo los grupos funcionales frente a agentes externos y potenciando la presencia de los componentes. En contraste, el tratamiento con NaOH degradó parcialmente la celulosa y la lignina, afectando su visibilidad en el ensayo. El fique natural mostró una baja presencia de estos componentes, lo que subraya la necesidad de un manejo adecuado para preservar sus propiedades en estado natural.