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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
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: [email protected]
William Gacitúa: [email protected]
Cecilia Bustos: [email protected]
Muchas gracias por su atención !