dra. maría graciela aguayo palma · eu project title: new lightweight and nanotechnology enhanced...

Dra. María Graciela Aguayo PalmaAcadémica – Investigadora

Depto. Ingeniería en Maderas

Universidad del Bío-Bío

Investigaciones de los últimos cinco años muestra el

potencial de las innovaciones en disversas áreas

(cosméticos, vendajes para heridas, portadores de

medicamentos, implantes médicos, ingeniería de

tejidos, alimentos y compuestos, refuerzos en distintas

matrices, etc.)

Reducir el tamaño de partículas aumentando el área superficial

¿Nanotecnología…? 1 nm = 10-9m

1 m

1 nm

Tip Cube-Corner

Retulainen et al. 1998 Jensen 1977

Ultraestructura de la fibra

Materiales:

• Capa S2

• Lamela media

SEM (Scanning Electron Microscopy)

Sample B

Metodología: Nanoindentaciones

www.cbnubb.cl

Una sola nanoindentación…

Nanoindentaciones en capa-S2

y Lamela media

Nanoindentaciones Respuestas:

Dureza

A

PH max=

Modulo de elasticidad

Eeff =1

b

p

2

S

A

i

i

eff EEE

22 111 −+

−=

Pared celular, S2: 10 – 15 GPa

Lamela media: 4 – 8 GPa

R = 0.98

- Canelo

- Tepa

- Olivillo

- Raulí

- Coigüe

- Laurel

- Ciprés

- Alerce

Materia prima:

Celulosa

Tratamiento químicoTratamiento mecánico

Nanocelulosas: Nanocristales de celulosa

(CNC)

Aguayo, M.G.; Fernández Pérez, A.; Reyes, G.; Oviedo, C.; Gacitúa, W.; Gonzalez, R.; Uyarte, O. Isolation and

Characterization of Cellulose Nanocrystals from Rejected Fibers Originated in the Kraft Pulping Process.

Polymers 2018, 10, 1145.

Nanocelulosas: Nanofibrilas de celulosas (NFC)

Microscopía de fuerza atómica, CBN-UBB

Microdesfibrado Microdesfibrado + Microfluidizado

✓La nanocelulosa es obtenida desde fibras de celulosa✓Renovable

✓Biodegradable

✓Biocompatible

✓Alta resistencia (y ligero!)

✓Alta superficie

- Capacidad de unión

- Funcionalidad química

✓Estabilidad dimensional

✓Propiedades de absorción de humedad

✓Estabilidad térmica

✓Propiedades aislantes

✓……

¿Por qué materiales

bio-basados en celulosa?

Economía circular

Nanocelulosa Construcción

Bioquímicos

Biocombustibles

Fibras de carbono

a partir de lignina

Big-Data

Nanotecnología

Biología

Manufactura 4.0

Bioplásticos y

biocompuestos

Fibras textiles

Sistemas de empaque

Economía circular …... sistema de aprovechamiento de recursos donde prima la

reducción, la reutilización y el reciclaje de los elementos

NanomanufacturaAplicación de nanocompuestos

¿Qué es?: Manufactura más exacta desde el punto de vista de las propiedades

físicas, mecánicas y químicas de los materiales.

Áreas de impacto:

• Empaques

• Aplicaciones en construcciones,

eficientes térmicamente

• Producción de alimentos

• Vestuario

• Automotriz

• Revestimiento resistentes al rayado

Nanomaterial: producto de la nanomanufactura, donde las dimensiones de sus componentes

son a nivel de nanoescala.

Serán parte de la

próxima revolución

industrial

Grupo - Nanomanufactura UBBAplicación de nanocompuestos

Técnicas usadas en nanomanufactura UBB

• Extrusión

• Moldeo

• Microdesfibración

• Ultrasonicación

• Microfluidización

• Homogenización

• Electrospinning

• Deposición química (CD)

• Deposición física (PVD)

• ..otros

Electrospinning

Aplicaciones de la nanocelulosa

Anti-bacterias – Barrera de vapor

En resumen…

Atributos de los nanotejidos

Propiedad Acero (a) Aluminio (a) Kevlar 29 Nanocelulosas (b)

Densidad, kg/m3 7.860 2.800 1.400 1.550

Resistencia a la tensión (MPa) 500 400 2.800 10.000

Módulo de Young (GPa) 200 70 183 130 - 250

Ecelulosa ≈ 134 GPaEAlumnio ≈ 70 GPaETitanio ≈ 110 GPa

Refuerzo de Matrices

• Prop. mecánicas

• Barrera térmica

• Barrera ruido

• Barrera vapor

• Biodegradable

EU project title: New Lightweight and

Nanotechnology Enhanced Bio-composites

from Lignocellulosic Materials

O.P. Competitiveness and Entrepreneurship (EPAN ΙΙ), ROP Macedonia - Thrace, ROP Crete and Aegean Islands, ROP Thessaly - Mainland Greece - Epirus, ROP Attica

Ministry of Education and Religious Affairs, Culture & SportsGSRT - Management and Implementation Agency for RTD and Innovation Activities

Project: FIBRACOM – Cooperation Greece - China

Greek partners: CHIMAR, CRES, AUTH

Chinese partners: Institute of Bast Fiber Crops (Chinese

Academy of Agricultural Sciences), Dalian Polytechnic

University, Liaoyang Yimeng Carpet Manufacturing Co.

Preparation of lightweight Particleboards

The panels were from hemp and had density 400 kg/m3

La adición de NCF como tal, no mejoró la resina.

La modificación química de NCF influye en propiedades

mecánicas de los paneles, mejora los valores del contenido de

formaldehído.

Otra línea de investigación

Productos de ingeniería.....

Desarrollo en CNC….

Fondecyt N 11150595Inv Responsable: María Graciela Aguayo

Cellulose nanocristals (CNC) obtained by hardwood pulp

hydrolysis: characteristics and properties to improve the

biocide fixation in wood preservation

La Nanocelulosa: Súper material “verde”

• Material de refuerzo en matrices poliméricas como los adhesivos para

madera y otros termoplásticos (nanocomposites).

• Refuerzo en pinturas y barnices,

• Material para embalaje de alimentos.

• Material de refuerzo en papeles especiales y

• Como un gel no alergénico (hidrogel) para aplicaciones en medicina u

otras aplicaciones en la industria química.

• Sistema de anclaje en preservación de madera.

María Graciela Aguayo: maguayo@ubiobio.cl

William Gacitúa: wgacitua@ubiobio.cl

Cecilia Bustos: cbustos@ubiobio.cl

Muchas gracias por su atención !