Desarrollo y caracterización mecánica y acústica de estructuras con comportamiento auxético de ácido poliláctico reforzado con queratina mediante impresión 3D

Abstract

Los materiales auxéticos se distinguen de los convencionales, por tener, como característica principal, un cociente de Poisson negativo, ya que, al ser estirados, aumentan en lugar de disminuir su sección transversal. Este comportamiento los hace atractivos e interesantes en muchas áreas de aplicación de la ingeniería de materiales, donde la absorción de energía de impacto y resistencia al corte, dureza y propiedades tribológicas, son factores importantes, entre las que podemos destacar el diseño de: ropa de protección, equipo militar, materiales balísticos, materiales con propiedades acústicas también inusuales. En lo que respecta a los materiales de impresión 3D, el ácido poliláctico (PLA) es uno de los polímeros más ampliamente utilizados, no obstante, sus propiedades mecánicas son muy limitadas. Una alternativa a ese inconveniente, es reforzar una matriz de dicho material con fibras de queratina, que, entre otras propiedades, posee buena resistencia al esfuerzo de tensión y baja densidad. Tanto la matriz como el refuerzo, son polímeros biodegradables, y por lo tanto, ecológicamente amigables. Este trabajo, tiene como objetivo, la sinergía de propiedades y geometría de sistemas auxéticos impresos a partir de un material compuesto, cuya fase continua es el PLA, mientras que el refuerzo consiste de fibras de queratina. Estas últimas obtenidas a partir de las dos estructuras principales de la pluma, de la subespecie doméstica, Gallus gallus domesticus. A lo largo de esta investigación, se determinaron algunas propiedades mecánicas y acústicas, encontrando una clara influencia del refuerzo sobre la matriz pura, que se refleja en un aumento en los valores de la resistencia al esfuerzo de compresión, del módulo elástico y de la capacidad para absorber el sonido. Es importante señalar que los métodos y las técnicas, para determinar esta capacidad, fueron desarrollados, atendiendo un modelo teórico, cuyas particularidades son detalladas en este documento.