Evaluación del método de Iosipescu para determinación de resistencia al corte (IFSS) y su aplicación en fibras de carbono recicladas.

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2025

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Universidad de Concepción

Abstract

El uso de materiales compuestos se ha potenciado durante los últimos años debido a sus altas propiedades especificas. La integridad de la interfase fibra-matriz, se cuantifica utilizando la resistencia al corte interfacial (IFSS), siendo un parámetro clave para garantizar una transferencia de carga eficiente. La critica situación ambiental actual, hace necesario estudiar procesos de recuperación de fibras. La pirólisis de dos pasos, se presenta como un proceso energéticamente conveniente. Sin embargo, el proceso degrada esta interfase al eliminar el sizing y depositar carbón pirolítico, afectando las propiedades mecánicas de las fibras recicladas. Tradicionalmente, el IFSS se evalúa mediante técnicas micromecánicas como el Single Fiber Fragmentation Test (SFFT), las cuales requieren instrumentación especializada y presentan limitaciones en matrices opacas o interfaces con alta adherencia. Frente a ello se propone utilizar ensayos a nivel hebra de Iosipescu como una alternativa accesible, rápida y representativa del comportamiento interfacial en condiciones reales de uso que puede reemplazar el método de Iosipescu. En conjunto, los resultados obtenidos permiten validar parcialmente la aplicabilidad del ensayo de Iosipescu como una técnica complementaria y de menor costo para estimar el IFSS en fibras recicladas por pirólisis. Aunque no sustituye las metodologías a microescala, su uso, ofrece una vía prometedora para complementar la caracterización mecánica de materiales compuestos reciclados, favoreciendo el desarrollo de estrategias sostenibles de reutilización en el marco de una economía circular.
The use of composite materials has increased in recent years due to their high specific properties. The integrity of the fiber-matrix interface is quantified using interfacial shear strength (IFSS), which is key to ensuring efficient load transfer. The current critical environmental situation makes it necessary to study fiber recovery processes. Two-step pyrolysis is presented as an energetically convenient process. However, the process degrades this interface by eliminating sizing and depositing pyrolytic carbon, affecting the mechanical properties of recycled fibers. Traditionally, IFSS is evaluated using micromechanical techniques such as the Single Fiber Fragmentation Test (SFFT), which require specialized instrumentation and present limitations in opaque matrices or interfaces with high adhesion. Given this, strand-level tests such as Iosipescu’s are emerging as an accessible, rapid, and representative alternative of interfacial behavior under real-life conditions. Taken together, the results obtained partially validate the applicability of the Iosipescu test as a complementary and lower-cost technique for estimating IFSS in recycled fibers by pyrolysis. Although it does not fully replace microscale methodologies, its combined use with statistical analysis and acoustic emission techniques offers a promising avenue for the mechanical characterization of recycled composite materials, favoring the development of sustainable reuse strategies within the framework of a circular economy.

Description

Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Mecánica.

Keywords

Materiales compuestos, Pirolisis, Resistencia de materiales

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