Microestructura y propiedades mecánicas del SiC biomórfico obtenido a partir de eucalipto

Abstract

El desarrollo de materiales cerámicos con una estructura de tipo celular, similar a la del hueso o la madera, ha sido una cuestión que ha suscitado un gran interés en los últimos años. Su atractivo se debe al hecho de poseer una estructura porosa altamente interconectada de baja densidad, perfeccionada por la evolución. En el caso del SiC biomórfico (bio-SiC) el proceso de fabricación es sencillo: se piroliza una pieza de madera y a continuación se inyecta con silicio líquido, el material así obtenido es un compuesto Si/SiC en el que el SiC mimetiza la estructura de la madera original. En este trabajo se estudian las propiedades mecánicas del SiC biomórfico fabricado a partir de eucalipto (madera dura con una distribución bimodal de poros). Se ha estudiado el comportamiento mecánico del mismo (resistencia a compresión, resistencia a flexión, tenacidad de fractura y módulo de elasticidad) entre 25 y 1350 o C. Asimismo, se discute la relación entre el comportamiento mecánico del material y su microestructura. Palabras clave: Comportamiento mecánico, microestructura, SiC biomórfico, alta temperatura. Microestructure and mechanical properties of biomorphic SiC obtained from eucalyptusThe development of cellular ceramics with a biological structure, like bones and wood, has been a matter of interest in recent years. A low density highly interconnected structure, perfected by evolution, rises as the principal advantage of these materials. In the case of biomimetic SiC (biomorphic SiC, or bioSiC), the fabrication process technique is quite simple: a piece of wood is pyrolysed and is infiltrated with molten silicon after, the final product is a composite Si/SiC, which replicates the wood anisotropic microstructure This work focus on the mechanical properties of bioSiC fabricated using eucalyptus wood as precursor (hard wood with a bimodal channel distribution). It has been studied the mechanical behavior of this bioSiC (compression strength, flexure strength, fracture toughness and elastic modulus) between 25 and 1350 o C. It is also discussed the relationship between mechanical behavior of the material and its microstructure.

Diseño bioinspirado en la palma de coco de Panamá para estructuras de absorción de energía

“…La capacidad de absorción de energía de los materiales ligeros es una propiedad mecánica demandada por la industria. Entre las estructuras que han servido de bioinspiración se encuentran: la madera, el nácar, los huesos de las alas de las aves, el bambú, las plantas conocidas como cola de caballo y cola de gato, la palma, el ala del escarabajo, el hueso y el tendón, las algas diatomeas, el cuerno de buey, el balanus, la raíz de loto, el caparazón de tortuga, el camarón mantis, la cabeza y el pico del pájaro carpintero, la madera de palmito, entre muchas otras estructuras [6], [10], [30][31][32][33], [22][23][24][25][26][27][28][29].…”

Biomorphic ceramics from wood-derived precursors

“…Gutierrez-Mora et al [99] used indentation to measure hardness of eucalyptus, beech and pine-derived bio-SiC/Si. Presas et al [100][101][102] studied the bending strength and fracture toughness of several bioSiC/Si materials derived from hardwood that possessed aligned porosity due to unfilled sap channels, while Park et al [32,103] surveyed the bending and compressive strength as a function of precursor density for bioSiC/Si synthesised by a variety of precursors. Hou et al [104] measured bending strength as a function of infiltration time to verify a possible effect on the material's final properties.…”

Infiltración de materiales de refuerzo en el comportamiento frente a la oxidación y propiedades mecánicas en materiales compuestos de carbono reforzados con fibra de carbono

“…La fibra de refuerzo está tejida con alineamiento de sus fibras de 0º/90º. Las propiedades mecánicas del material inicial fueron de 1.38-1.48 (g/cm 3 ) para la densidad; 10% de porosidad abierta (medida realizada con un picnómetro de Helio, marca Micromeritics, modelo AccPyc 1330 a una temperatura de 25.9ºC y 5 purgas); 110-130 MPa de resistencia a la flexión en tres puntos (medida con una prensa marca Microtest ASl con una célula de carga de 10 KN) y 55-65 MPa de resistencia a la tracción (medida con una prensa marca Microtest M085, con una célula de carga de 1 KN).…”