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Jul 09, 2023

Análisis de la caracterización del NaOH.

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 12579 (2023) Citar este artículo Detalles métricos La fibra natural es renovable y se utiliza ampliamente para aplicaciones estructurales y medicinales. La corriente

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 12579 (2023) Citar este artículo

Detalles de métricas

La fibra natural es renovable y ampliamente utilizada para aplicaciones estructurales y medicinales. La investigación actual se concentra en la modificación de la superficie para mejorar la fibra utilizando una técnica de tratamiento alcalino para extraer fibra cruda de la corteza de la raíz aérea del baniano (Ficus benghalensis). Utilizando una solución de NaOH al 10%, se ha intentado mejorar las propiedades cristalinas, superficiales, térmicas, físicas y químicas de la fibra de raíz aérea de baniano (BAF). Se produjeron cinco muestras de BAF sumergiendo la fibra sin procesar en una solución alcalina durante períodos de tiempo variables. En la superficie del BAF tratado se pudo observar una mayor concentración de celulosa. La prueba de difracción de rayos X reveló que el índice de cristalinidad mejoró en un 52%, con una dimensión cristalina de 51,2 nm. Se observó que el contenido cristalino aumenta en la fibra de raíz aérea de Banyan tratada debido a este tratamiento alcalino. También se analiza brevemente la importancia de la caracterización de las fibras naturales, y este resumen servirá como recurso para futuros estudios sobre compuestos de fibras naturales realizados por otros investigadores.

El refuerzo de polímeros termoplásticos y termoestables constituye la mayor parte de los tratamientos químicos para las fibras naturales. Un aumento en la rugosidad de la superficie y la resistencia de las fibras resulta de la rotura de los enlaces de hidrógeno en la estructura de la red de las fibras1. Las fibras se refuerzan durante este proceso. Agregar NaOH a las fibras naturales convierte el grupo hidroxilo en un ion alcóxido. Cada vez más personas recurren a los compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales debido a su amplia gama de características2. Las fibras naturales están ganando popularidad debido a sus muchas características deseables, incluido su bajo costo, biodegradabilidad, reciclabilidad, no abrasividad, combustibilidad, peso ligero y falta de toxicidad. El procesamiento de materias primas y la construcción de estructuras compuestas, aunque siguen siendo complejos, requieren una mayor comprensión fundamental3.

Hay muchos lugares en el mundo para recolectar fibras naturales de diversos animales, plantas e incluso minerales. Los procedimientos de extracción y diversas técnicas de procesamiento afectan la calidad de las fibras naturales4. Los compuestos reforzados con fibras naturales, pensados ​​como sustitutos directos de los compuestos de fibra de vidrio, han sido objeto de desarrollo experimental. Se utilizaron FTIR, XPS y ESEM para caracterizar las superficies tratadas y no tratadas de fibras naturales5. La eliminación de hemicelulosa y lignina de las superficies de las fibras naturales se evidenció mediante cambios en los picos a 1730, 1625 y 1239 cm-1 en el espectro FTIR después del tratamiento con álcali. El análisis ESEM del cáñamo y kenaf tratados reveló la presencia de silano. Las cualidades superficiales de estas fibras naturales podrían mejorarse aplicando un tratamiento superficial y un tratamiento químico adecuados6. Las fibras tratadas de esta manera absorben menos agua, se vuelven más pegajosas y mejoran el rendimiento general de los compuestos poliméricos7. La terapia alcalina (NaOH) es el tratamiento químico más utilizado por ser práctico y económico. En este artículo de revisión se proponen clasificación, composición, estructura, características, técnicas de extracción, tratamientos químicos y superficiales, y más, para las fibras naturales. También resumimos los resultados de estudios anteriores sobre el tratamiento de las fibras, las características y las aplicaciones de compuestos poliméricos híbridos naturales/naturales y compuestos poliméricos híbridos naturales/sintéticos8. Esta investigación tuvo como objetivo evaluar la viabilidad del uso de tallos de Etlingera elatior como fuente de fibras naturales. El tallo se sumergió en agua durante 32 días para obtener las fibras, lo que se conoce como "enriamiento". Con los resultados de las pruebas en mano, se evaluó el potencial de la fibra para hilar9. Los espectros FT-IR de la fibra de Etlingera elatior muestran celulosa, hemicelulosa y lignina. Se calculó que el índice de cristalinidad fue del 43,93%.

Muchas pequeñas fibras forman un haz de Etlingera elatior. Se observaron irregularidades y rugosidades superficiales en la fibra10. Las secciones transversales de las fibras vienen en una amplia gama de tamaños y formas, desde perfectamente redondas hasta semialargadas y ovaladas. Se midieron para las fibras una resistencia a la tracción de 32,76 g/Tex y un alargamiento del 11,8 por ciento. Las fibras alcanzaron una finura de 6,67 Tex. La altura promedio fue de 121,30 pulgadas de longitud. Las fibras de Etlingera elatior son higroscópicas y retienen el 11,79% de su humedad original al secarse. El coeficiente de fricción medio de las fibras fue de 0,2. En cuanto a las calidades de las fibras, las fibras de Etlingera elatior son adecuadas para la hilatura. Las fibras naturales extraídas de la planta Etlingera elatior pueden encontrar un uso en la industria textil11. El efecto de diversos tratamientos superficiales sobre las capacidades termomecánicas y de absorción de agua de los compuestos poliméricos reforzados con fibra de pedúnculo de cocotero. El compuesto CTPF tratado con permanganato de potasio es adecuado para aplicaciones estructurales y de movilidad liviana debido a su resistencia máxima a la tracción de 128 MPa, resistencia a la flexión de 119 MPa, resistencia al impacto de 9,9 J/cm2, valor de dureza de 99 HRRW y estabilidad térmica de hasta 193°C12.

En las últimas décadas se han creado nuevos materiales para mejorar el bienestar humano. Crear materiales de placas para reparar huesos rotos es crucial ya que las fracturas óseas son comunes. El material para estas placas debe ser liviano, seguro para el tejido humano y lo suficientemente rígido para realizar su trabajo. Las fibras naturales, de naturaleza renovable, también tienen un mayor valor percibido en el mercado13. Por ejemplo, en la India se suelen utilizar como refuerzo el sisal, el plátano y el roselle, todos ellos procedentes de los mercados asiáticos14. Este estudio detalla el proceso de moldeo utilizado para crear placas a partir de fibras naturales en polvo como sisal (Agave sisalana), plátano (Musa sapientum) y roselle (Hibiscus sabdariffa) utilizando resina bioepoxi Grado 3554A y Endurecedor 3554B. El estudio actual se centra en predecir la rigidez a la flexión del compuesto NFRP y comparar esa predicción con los resultados obtenidos de la solución ANSYS15. Se llega a un consenso de que están de acuerdo en la mayoría de los puntos. Se utiliza un microscopio electrónico de barrido para examinar la microestructura del material. El objetivo principal del estudio era encontrar formas de utilizar recursos renovables en la creación de materiales biocompuestos a partir de biopolímeros y fibras naturales. Este material de placa, cubierto externamente con un compuesto de fosfato cálcico e hidroxiapatita (híbrido), se puede emplear para la fijación interna y externa de huesos fracturados en el futuro16. Identificar los resultados de la sorción y las propiedades dieléctricas del yute tejido después de ser tratado con una solución alcalina. Después de ser sometidas a un tratamiento alcalino, se demostró que las fibras tenían mejores capacidades de absorción de humedad y una mayor capacidad para almacenar agua. Se estudió el potencial de las fibras de semillas y cortezas como nuevo material para compuestos reforzados con fibras. La investigación demostró que, en comparación con las fibras de las semillas, las fibras de la corteza incluían más celulosa y menos lignina y fibras extraídas17.

La inferencia de los estudios anteriores concluye que la modificación de la superficie mejorará las características físicas y químicas de la fibra de baniano. La fibra única se recuperó de la raíz aérea del baniano, lo que implica que el árbol no fue derribado para crear esta nueva fibra. Como resultado, esta fibra de raíz aérea de baniano puede disminuir los efectos ambientales negativos y al mismo tiempo mejorar el refuerzo de fibra natural en la fabricación de productos compuestos de polímeros. Por lo tanto, este trabajo intenta mejorar las características cristalinas, superficiales, térmicas, físicas y químicas de la fibra de raíz aérea (BAF) de baniano utilizando una solución de NaOH al 10 por ciento en peso y analizada adicionalmente por SEM, EDX, XRD, FTIR, TGA, resistencia a la tracción y tamaño de partícula.

Este estudio cumple con las directrices y legislación institucionales, nacionales e internacionales pertinentes. La fibra de raíz aérea de Banyan es una fibra natural procedente de un árbol de Banyan en el pueblo de Periyagaram en el estado indio de Tamil Nadu. La técnica más común, el enriamiento acuático, consiste en sumergir en agua haces de tallos de raíces aéreas de baniano. Cuando el agua llega al núcleo del tallo, hace que las células internas se agranden y atraviesen la capa externa, lo que permite que se absorba más agua y bacterias que causan la descomposición. Se utilizó hidróxido de sodio para la modificación de la superficie del tratamiento alcalino después de que las fibras crudas se obtuvieron mediante enriamiento con agua y cosido18. Se utilizó una solución de hidróxido de sodio al 10% para remojar las fibras extraídas, que tenían un diámetro promedio de 0,241 mm, para las muestras A a D, seguido de 30, 60, 90, 120 y 150 min a temperatura ambiente. Para eliminar el álcali de la superficie de la fibra después de los períodos de remojo recomendados, se utilizó una solución de ácido acético al 2% en un procedimiento de neutralización19. Después de ser neutralizada, la fibra se lavó con una solución de bicarbonato de sodio al 1% y se secó al aire durante 24 h para eliminar toda la humedad antes de realizar la prueba20. La Figura 1 muestra el proceso de extracción de fibra de la raíz aérea de baniano y BAF tratado con álcali.

El proceso de extracción de la fibra de la raíz aérea del baniano.

La fibra extraída de la raíz aérea del baniano y la superficie de la fibra se modificaron mediante tratamiento alcalino. Una vez finalizado el tratamiento de la fibra, se identifica la caracterización de la fibra, que ayudará a realizar la parte de aplicación. La fibra tratada se comparó con una muestra de control no tratada con respecto a sus niveles de celulosa, hemicelulosa, cera, lignina, humedad e impurezas. Por lo tanto, la fibra de baniano se realizó según las normas ASTM para diferentes análisis de caracterización: SEM, EDX, TGA, FTIR, XRD y propiedades físicas del diámetro de la fibra y la resistencia a la tracción. El equipo de prueba de microscopio LEICA—Strellaris & CLSM se utiliza para el examen de microscopía electrónica de barrido para determinar la superficie de las microestructuras de la fibra de baniano tratada y compararla con la estructura de la fibra no tratada. Pruebas morfológicas en fibra de baniano (oro-paladio) recubierta de metal, completamente seca y limpiada con álcali. Las muestras han sido recubiertas con metal y ahora son eléctricamente conductoras. Este estudio con microscopio electrónico de barrido empleó un voltaje de aceleración de 5 kV. El microanálisis de rayos X de dispersión de energía (EDX) es un análisis elemental (por ejemplo, carbono, oxígeno y nitrógeno, etc.) de fibras naturales que se combina con microscopía electrónica de barrido y se basa en la generación de rayos X característicos que revelan la presencia de elementos presentes en los ejemplares21.

Luego se determinó la pérdida de masa de una sola fibra de baniano utilizando el aparato TGA Thermostep de ELTRA para realizar una investigación termogravimétrica de la estabilidad térmica de la fibra en un rango de temperatura de 32 °C a 450 °C en el modo de gas inerte nitrógeno. La preparación de la muestra para la fibra de baniano se realizó siguiendo la norma ASTM E1131 y se creó una partícula de 5 g. Se utilizó un crisol de platino para almacenar el BAF mientras se evaluaba en el analizador térmico. La prueba se realizó en una atmósfera de gas nitrógeno para excluir la posibilidad de oxidación de la muestra de BAF. A todas las muestras de BAF se les determinó su energía de activación cinética. Las muestras de fibra tratada se analizaron mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para determinar los diversos grupos funcionales. Todas las mediciones se tomaron utilizando una configuración experimental que comprendía un espectrómetro Perkin Elmer RXI, escaneando a 20 escaneos por minuto con una resolución de 4 cm-1 en el rango de número de ondas de 400 cm-1 a 5000 cm-1. La información sobre los grupos funcionales existentes se capturó gracias a la captura del espectro adquirido en el estudio experimental22. La fibra de baniano tratada con NaOH (forma de fibra) se sometió a difracción de rayos X en el modelo Bruker-D8 para identificar la estructura cristalina y los compuestos presentes en la fibra de celulosa según la norma ASTM E43-49 utilizada para el experimento. El patrón de difracción y el método de difracción de rayos X utilizan un espectro de cobre a una longitud de onda de 1,54 angstrom en modo de reflexión. La tensión de trabajo se fijó en 40 kV para establecer los parámetros de funcionamiento. La ecuación utilizada para calcular el índice de cristalinidad a partir de los resultados de XRD, CI (%) = (1 – I am/I200) × 100, y el tamaño cristalino se puede medir a partir de la ecuación como CS = (k(λ/β).cos θ ), el ancho total del pico a la mitad del máximo (FWHM) es β, la longitud de onda de los rayos X (1,54 nm), la constante de Scherrer (k = 0,89) y el ángulo de difracción23. El diámetro de la fibra θ se determinó utilizando un microscopio digital DINO LITE con un aumento de 220 ×. La resistencia a la tracción de la fibra de baniano tratada se determinó a partir de UTM con un probador de carga de 3 KW según la norma ASTM 638D y se comparó con una resistencia a la tracción de fibra de baniano no tratada24.

Se midieron e informaron el tamaño de los cristalitos y el índice de cristalinidad, dos indicadores de la naturaleza cristalina de una fibra. Se realizó análisis de difracción de rayos X25. La Figura 2 muestra el gráfico XRD para esta fibra de raíz aérea de baniano. En los ángulos 2θ, los picos más prominentes se encuentran en 15.052°, 24.654° y 30.260°, con intensidades correspondientes de 447, 410 y 236, respectivamente. Los picos amplios de celulosa se observaron en este gráfico XRD a 23° con una intensidad de 217 cuentas, respectivamente.

Gráfico XRD de fibra de baniano tratada con NaOH.

El índice de cristalinidad es del 52 % para esta fibra de raíz aérea de baniano tratada, se observó un contenido amorfo del 48 % en esta fibra natural y el tamaño cristalino de esta fibra de baniano tratada es de 51,2 nm. El IC para la fibra de baniano sin tratar identificada en la literatura es del 39%, lo que muestra claramente que el tratamiento químico se utiliza para mejorar la caracterización de la fibra natural de BAF. Otro estudio utilizó una fórmula convencional para determinar el valor del índice de cristalinidad, encontrando que era de 48,64%, muy superior al FSF de la fibra de tallo de lino (42,92%) de la fibra de higo santo no tratada pero inferior a los de la fibra de baniano tratada26. Se utilizó la ecuación de Scherer para determinar que el tamaño de los cristalitos del BAF tratado era de 51,2 nm, un aumento de 0,971 nm con respecto al tamaño de los cristalitos en la fibra no tratada. El aumento del tamaño de los cristalitos puede atribuirse a la formación de celulosas de sodio, que puede ocurrir cuando una solución alcalina penetra en las áreas cristalinas7. Esto abre la puerta a la rotura aleatoria de las cadenas de celulosa dentro de los dominios cristalinos.

Todas las pruebas de tracción de aplicaciones estructurales son obligatorias debido al requisito de fuerza axial del material. En este trabajo, se extrajo la fibra de la raíz aérea del baniano y se trató con una solución alcalina en diferentes períodos de la siguiente manera: 30, 60, 90, 120 y 150 min. Los resultados revelaron un tiempo de inmersión significativo de 120 minutos para esta resistencia a la tracción de 29 MPa entre todos los demás períodos; 120 min fue la resistencia máxima a la tracción para este material BAF. La razón principal detrás de estos resultados es que la fibra natural de la raíz aérea de baniano puede mejorar la calidad de la fibra durante este tratamiento de fibra bajo una solución de hidróxido de sodio durante un período de tiempo (120 min). Luego puede reducir la resistencia debido a la reducción de la resistencia de la fibra bajo esta solución de NaOH, provocando la eliminación de las impurezas con una duración de 120 minutos. Comienza a recorrer el nivel de las moléculas internas de la fibra cuando alcanza más tiempo26. Los resultados de la resistencia a la tracción para este BAF se muestran en la Fig. 3. El tratamiento de la fibra en diferentes períodos se mencionó como muestras A a E (30, 60, 90, 120 y 150 min), respectivamente.

Resistencia a la tracción de BAF con diferentes períodos de inmersión.

La Figura 4 muestra los resultados del análisis termogravimétrico de fibra de baniano tratada en diferentes períodos de inmersión. Los resultados revelaron una masa a temperatura máxima adquirida en un tiempo de inmersión de 120 min y una temperatura mínima de 30 min. El pico inicial se obtiene para todas las lecturas entre 50 y 100 °C, y los segundos valores pico se elevan entre 250 y 300 °C. Los valores máximos se revelan en la primera etapa cuando se eliminan los materiales volátiles a baja temperatura, y en la segunda etapa, se absorbe el calor y el material comienza a alcanzar el punto de incendio. Por lo tanto, los gráficos de TGA revelaron que esta fibra de baniano tratada con un tiempo de inmersión de 120 minutos podría soportar más calor y reducir la pérdida de masa para más temperaturas. Los resultados del TGA de fibra sin tratar de otra investigación muestran que los valores máximos comienzan entre 40 y 80 °C, y el punto de inflamación que alcanza los 260 °C puede proporcionar una evidencia clara del tratamiento alcalino utilizado para mejorar la fibra en este experimento del modo de estabilidad térmica. Se demostró que la FSF tratada tenía una estabilidad térmica mucho mayor que la fibra de sisal no tratada, como se observó en estudios relacionados. La fibra de sisal tratada sumergida durante 60 minutos exhibió la estabilidad térmica más increíble en comparación con los otros intervalos de remojo27.

Curva TGA para los diferentes periodos de inmersión de la fibra de baniano.

La celulosa de la fibra comienza a arder en la segunda etapa debido al enlace covalente entre la celulosa y los materiales de la fibra. Además, según la curva TGA, la pérdida de masa comienza a 250 °C para el segundo pico es una propiedad importante de la fibra que puede funcionar en aplicaciones en modo de alta temperatura para los materiales estructurales. El comportamiento de degradación térmica de las fibras de celulosa se altera drásticamente mediante el tratamiento con álcalis. El análisis TGA reveló que 24 h después de ser tratadas con NaOH al 0,5%, las fibras tenían un contenido de humedad del 6,17%, mientras que la fibra de yute sin tratar tenía un nivel de humedad del 11,32%. La hidrofobicidad de la fibra de yute parece haber disminuido según lo medido por TGA. Esto se debe a que el tratamiento alcalino elimina los componentes de hemicelulosa amorfa y lignina de las fibras, lo que hace que las fibras tratadas sean más estables térmicamente que las fibras no tratadas28.

El análisis físico incluye el diámetro de la fibra y la densidad de la fibra tratada. El microscopio midió el diámetro de una sola fibra de baniano, como se muestra en la Fig. 5. El diámetro de la fibra de baniano sin tratar es de 0,29 mm, que se tomó de la literatura, y el diámetro de la fibra tratada se calculó para un tiempo de inmersión de 120 minutos a una escala de 0,1 mm y el diámetro es 0,241 mm, 16% menor que el diámetro de la fibra de baniano en bruto. La razón detrás de la reducción del diámetro es, durante el tratamiento alcalino, la eliminación de lignina, celulosa y otras impurezas de la fibra cruda29. La densidad de la fibra de baniano tratada es de 1,52 g/cm3, en comparación con la fibra no tratada, que es densa debido a la reducción del área y al aumento de la masa de fibra debido a este tratamiento con NaOH. La mayor densidad de FSF puede ser atribuible a un aumento en los contenidos de celulosa comparativamente densos en la superficie de la fibra.

Imagen microscópica de fibra de baniano tratada con NaOH al 10%.

El resultado del análisis entre el número de onda y la transmitancia normalizada lleva una onda de frecuencia con picos significativos. Existe un grupo O – H, que verifica la presencia de celulosa. Un grupo CH verifica la presencia de hemicelulosa; un grupo C = C verifica la presencia de cera; y un grupo C-OH verifica la presencia de lignina, todo ello con base en los puntos críticos30. La presencia de componentes de celulosa en la fibra de baniano tratada se confirmó mediante la observación de bandas químicas asociadas con el grupo químico hidroxilo a 2923 cm-1 y 1016 cm-1, tal como estaban en el BAF crudo. Los picos verificaron la contribución del contenido de cera en la superficie a 1583 y 1415 cm-1, lo que indica el (enlace CC) en la fibra cruda. Dado que el pico de carbonilo en la fibra de baniano no tratada se encuentra entre 2362,74 y 2046,65 cm-1, se puede deducir que el grupo de hemicelulosas se eliminó principalmente de la superficie de la fibra después del tratamiento con NaOH al 10%.

De manera similar, en otro estudio se eliminó el pico de 1740-1750 cm-1 en el cáñamo tratado con NaOH. Esto se debe a que se eliminaron la pectina y la cera que recubrían naturalmente las fibras de cáñamo. Las fibras no tratadas alcanzaron un máximo de 1100 cm-1 y 2850 cm-1, aisladas después del tratamiento. La interacción de NaOH con un pequeño grupo alcohólico puede iluminar la desaparición del pico de 1100 cm-1, y la desaparición del pico de 2850 cm-1 durante el tratamiento con NaOH probablemente estuvo relacionada con la eliminación de un grupo metano30. El efecto del tratamiento alcalino sobre la eliminación de hemicelulosa no se puede observar en el gráfico FTIR. Sin embargo, las fotografías de microscopía electrónica de barrido mostrarán que el tratamiento reduce el contenido de hemicelulosa en la superficie de la fibra. El espectro FTIR de fibra de baniano tratada con una solución alcalina se muestra en la Fig. 6.

Resultados FTIR de fibra de baniano tratada con NaOH al 10%.

Se realiza un examen de la superficie de la fibra utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) para aprender más sobre la fibra. Además de medir el diámetro promedio de la fibra con una alta resolución de aumento, SEM nos permite visualizar fácilmente la distribución de los elementos presentes en toda la superficie de la fibra. Los investigadores han demostrado que el contenido de hemicelulosa, lignina y fibras de cera/impurezas aparecen como capas blancas, una morfología similar a una uña y pequeñas secciones discontinuas, respectivamente30. La característica de unión de la fibra se puede identificar como rugosa o lisa según su apariencia durante la unión. La Figura 7 muestra una imagen SEM de fibra de baniano tratada con NaOH.

Imagen SEM de fibra de baniano tratada con NaOH.

Según las imágenes, la fibra era esférica y estaba llena de microfibras. Se planteó la hipótesis de que había ceras, suciedad y aceites en la superficie. Se requiere el procesamiento químico de las fibras de las raíces aéreas del baniano para fabricar la matriz polimérica, ya que aquí es donde se eliminarán los contaminantes y elementos orgánicos. La superficie de la fibra debe optimizarse para la adherencia de la matriz polimérica.

Este experimento utilizó análisis elemental para determinar la presencia de carbono, oxígeno, nitrógeno, etc., en la fibra de baniano tratada. Se analizaron cuantitativamente el peso y el porcentaje atómico de los elementos de la fibra de baniano tratada con NaOH. El carbono y el oxígeno constituyen la mayor parte de la superficie de la fibra y son los componentes fundamentales de las fibras BAF. El carbono tiene un peso del 55,1% y un porcentaje atómico del 59,12, mientras que el oxígeno tiene un peso del 9,6% y un porcentaje atómico del 36,97. El calcio, el potasio, el sodio y el magnesio, entre otros elementos, se muestran en los resultados de EDX. Otro estudio encontró que la fibra de palma, otra fibra natural, tiene 55,1% de carbono y 22,4% de cobre, 13,3% de zinc y 9,1% de oxígeno, respectivamente. Por lo tanto, el mayor contenido de carbono y Cu de la fibra de baniano demuestra la superioridad de la primera sobre la segunda31. El diagrama EDX de una fibra de raíz aérea de baniano se muestra en la Fig. 8.

Gráfico EDX de fibra de baniano tratada con NaOH.

Caracterizar la superficie de la fibra es un primer paso esencial para investigar sus otras propiedades, como su comportamiento físico, químico y de tracción. Las fibras se pueden extraer de hojas, tallos y raíces, con el método elegido, dependiendo del investigador y de la disponibilidad de equipos de extracción. El uso de BAF tratado con álcali resultó adecuado para fines estructurales en el estudio actual. Los resultados del análisis químico indicaron que los BAF crudos podrían tener su región cristalina de 52% y sus componentes amorfos de 48%, como hemicelulosa, lignina, cera y otras impurezas, reducidos significativamente mediante el tratamiento con álcali de NaOH al 10% en peso con un tiempo de inmersión de 120 minutos. Los análisis FTIR y XRD demostraron que el tratamiento de los BAF con álcali es eficaz para eliminar los componentes amorfos. La tensión máxima se observó a los 120 min de tiempo de inmersión. El resultado de la resistencia a la tracción es 29 MPa. El análisis TGA mostró que las modificaciones de la superficie podrían mejorar la estabilidad térmica un 13% mayor de los BAF. La naturaleza de la superficie de los BAF en bruto aplicados al tratamiento químico con NaOH se aclaró mediante investigaciones SEM y EDX. Se determina que la superficie de fibras naturales tratadas con 10% en peso de álcali durante 120 minutos puede producir fibras superiores que pueden usarse para construir materiales compuestos innovadores para aplicaciones livianas y libres de contaminación, como paneles de instrumentos de automóviles.

Los compuestos a base de fibras naturales son mejores para el medio ambiente y pueden usarse para diversos productos, incluidos automóviles, industria aeroespacial, paneles de techo, embalajes y más. A pesar de la rápida destrucción de los bosques en todo el mundo, la demanda de productos madereros sigue aumentando. Se están realizando esfuerzos en tecnología ecológica para desarrollar sustitutos de la madera que utilicen materiales de madera mezclados con un polímero para crear un producto de bajo precio, alto rendimiento y resistente a las termitas.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Descargar referencias

Laboratorio de Ciencia de Materiales, Departamento de Prostodoncia, Saveetha Dental College and Hospitals, SIMATS, Chennai, Tamilnadu, India

Raja Thandavamoorthy

Departamento de Ingeniería Mecánica, Escuela de Ingeniería Saveetha, SIMATS, Chennai, Tamilnadu, India

Yuvarajan Devarajan

Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Ambo, Ambo, Etiopía

Subash Thanappan

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RT concibió la idea del trabajo. YD diseñó los experimentos. ST supervisó el estudio.

Correspondencia a Raja Thandavamoorthy, Yuvarajan Devarajan o Subash Thanappan.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Thandavamoorthy, R., Devarajan, Y. & Thanappan, S. Análisis de la caracterización de fibra de celulosa natural tratada con NaOH extraída de raíces aéreas de baniano. Informe científico 13, 12579 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39229-9

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Recibido: 13 de junio de 2023

Aceptado: 21 de julio de 2023

Publicado: 03 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39229-9

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