Preparación de heteroestructuras CuO/LCNF mediante química coloidal para producción de filamentos funcionales usados en impresión 3D

• Elena Usala ^[1] ; Eduardo Espinosa ^[1] ; Zoilo González ^[1]
  1. [1] Universidad de Córdoba

     Universidad de Córdoba

     Cordoba, España

     
• Localización: El arte de investigar: Córdoba, del 3 al 6 de mayo de 2022 / Inmaculada Luque Moreno (dir. congr.), 2022, ISBN 978-84-9927-712-7, págs. 359-364
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    La fabricación aditiva (FA) es la tecnología que permite construir objetos en 3D mediantela adición controlada de material capa a capa. La fabricación de filamento fundido (FFF) es una técnica de FA usada para preparar prototipos/piezas a partirde materiales basados en polímeros reforzados e incluso partículas funcionales.Algunos de los materiales termoplásticos propuestos actualmente en FFF queexhiben propiedades mecánicas mejoradas, poseen una naturaleza poco sostenible.Por eso, una solución para resolver este problema ambiental es explorar composicionesmenos contaminantes como la del PLA que es uno de los polímerostermoplásticos con características biodegradables y biocompatibles. Sin embargo,su alto nivel de susceptibilidad a la contaminación superficial y su limitaciónen términos de propiedades mecánicas causan problemas para su aplicación enciertos sectores. Para inhibir infecciones por microorganismos se estudió la inclusiónde nanopartículas de óxido de Cobre (CuO NPs) con propiedades antibacterianossobre una matriz de PLA. Adicionalmente, se utilizaron aditivos derelleno nanométricos que poseen una relación superficie-volumen elevada y ofrecenuna mayor capacidad de exposición del material antibacteriano soportado.Teniendo en cuenta la naturaleza sostenible, se utilizaron como agentes de rellenonanofibras de celulosa LCNF, obtenidas a partir de residuos lignocelulósicos. Lapreparación de una dispersión coloidal estable permite obtener un producto máshomogéneo. Por esta razón, se propone una nueva estrategia para preparar nanomaterialeshíbridos LCNF-CuO consistente en la intercalación de CuO NP conLCNF mediante un método de heterocoagulación coloidal.

  • English

    Additive manufacturing (AM) is devoted to the fabrication of real three-dimensionalobjects starting from computer-aided design models, by adding materials in alayer-by-layer style. Fused Filament Fabrication (FFF) is a well-known AM techniqueto prepare prototypes/pieces from reinforced polymer-based composites and evenfunctional particles.Nevertheless, several of the proposed innovative materials in FFF with enhancedmechanical properties are not ecofriendly. A solution to fulfill this environmentalproblem is to explore the possibility to use sustainable materials. Concretely, PLAis one of the most commonly thermoplastic polymers used in FFF. It is biodegradableand biocompatible, but surface contamination and low mechanical propertiesare critical problems for application in some sectors. To inhibit infectionsby microorganisms, the inclusion of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) withantibacterial properties into a PLA-matrix was studied. Additionally, nanofillerswith a high surface-to-volume ratio and a greater exposure capacity were used.Considering their sustainable nature, lignocellulose nanofibers (LCNF), obtainedfrom agricultural residues, were used as nanofillers. The preparation of a uniformand stable colloidal dispersion allows obtaining a more homogeneous product.For this reason, a novel strategy to prepare LCNF-CuO hybrids nanomaterials consistingof the intercalation of CuO NP with LCNF by a colloidal heterocoagulationmethodology was proposed.