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Estudio de la fatiga uniaxial en un material biocompuesto reforzado con fibras naturales de fique en una matriz de base natural

Resumen

En respuesta a la problemática ambiental, se ha investigado el desarrollo de materiales compuestos respetuosos con el medio ambiente como alternativa a las fibras sintéticas no biodegradables. En este estudio, se propuso el desarrollo de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras naturales de fique, una planta cultivada en Colombia. Se utilizó una matriz polimérica de BioPoxy 36 con alto contenido de carbono, la cual fue reforzada con tejido de fique mediante el método de laminado asistido por vacío. Para mejorar la adhesión entre las fibras y la matriz, se aplicó un tratamiento químico alcalino utilizando hidróxido de sodio al 2% en peso. Las propiedades mecánicas del material compuesto se evaluaron mediante ensayos de tracción (ASTM D3039) y fatiga (ASTM D3479). Asimismo, se llevó a cabo un análisis fractográfico con el fin de identificar los modos de fallo presentes. El comportamiento de degradación del material se caracterizó por dos etapas distintas: una etapa inicial de rápida degradación seguida de una etapa de estabilización. Estas etapas se determinaron a través de indicadores como la pérdida de rigidez y el factor de pérdida. Para obtener la curva de esfuerzo-deformación, se empleó el modelo de Coffin-Manson para R = 0.1, utilizando dichos factores como criterio. Los resultados demostraron un rendimiento superior del compuesto reforzado con fibras de fique en comparación con la matriz sin refuerzo, evidenciando mejoras de hasta un 20% en las propiedades mecánicas. La identificación y caracterización de las etapas de degradación resaltan la importancia de considerar mecanismos de degradación específicos durante el diseño y análisis de estos materiales.