Composites reinforced with natural fibers and nanoparticles – A numerical study

La ricerca riguardante i compositi sostenibili e biodegradabili basati e le loro potenziali applicazioni è in forte crescita. Sebbene i compositi rinforzati con fibre naturali abbiano caratteristiche meccaniche e fisiche promettenti, presentano alcune limitazioni come l'assorbimento di umidità e un limitato livello di adesione alle matrici polimeriche. Questi problemi portano a un inefficace trasferimento dello stress all'interfaccia fibre-matrice dei compositi prodotti. Tuttavia, l'incorporazione di nanomateriali può contribuire a risolvere questi problemi. L'elevata area superficiale dei nanoriempitivi promuove un miglior legame con la matrice polimerica, determinando una azione di rinforzo maggiore. I compositi rinforzati con fibre naturali con nanoparticelle sono più rispettosi dell'ambiente, con un minore assorbimento d'acqua e migliori proprietà meccaniche. Inoltre, l'incorporazione di nanomateriali specifici nei compositi polimerici in fibra naturale può fornire ulteriori vantaggi come resistenza ai batteri, proprietà antiodore, protezione dai raggi UV e proprietà idrofobiche. È stato sviluppato un approccio numerico per modellare gli effetti delle caratteristiche dimensionali, della distribuzione e dell'orientamento e dalla frazione di volume delle fibre e delle nanoparticelle sulle principali caratteristiche elastiche di un biocomposito rinforzato da fibre naturali corte e nanoparticelle distribuite in modo casuale. Le simulazioni sono state effettuate utilizzando analisi agli elementi finiti su elementi di volume rappresentativo (RVE). Funding: MUR, PNRR-M4C2, ECS_00000022 Aknowledgement: Progetto: "SiciliAn MicronanOTecH Research And Innovation CEnter "SAMOTHRACE" (MUR, PNRR-M4C2, ECS_00000022), spoke 3 - Università degli Studi di Palermo "S2-COMMs - Micro and Nanotechnologies for Smart & Sustainable Communities"