Revista de Ingeniería Eléctrica y Tecnología Electrónica

Metamateriales compuestos reforzados con fibra de carbono corta y continua impresos en 3D con coeficientes de Poisson negativos personalizables

Yuan Chen

En la actualidad, los metamateriales han estado atrayendo cada vez más atención con una amplia gama de aplicaciones, es decir, materiales inteligentes, materiales graduados, aleaciones con memoria de forma, biomateriales, etc. Este estudio desarrolló un método de diseño computacional integrado con impresión 3D para dotar a los metamateriales compuestos reforzados con fibra de carbono continua y corta con coeficientes de Poisson negativos. En primer lugar, se diseñaron compuestos de fibra de carbono continua (CCF) utilizando una técnica multidisciplinaria que integra la optimización de la topología basada en la homogeneización y la metodología de colocación de fibras para determinar la configuración de impresión 3D con fabricación de filamentos fusionados. En segundo lugar, se fabricaron y probaron muestras hechas de poliamida pura (PA), PA reforzada con fibra de carbono corta (SCF/PA) y PA reforzada con CCF (CCF/PA) para una evaluación comparativa. Por último, se investigaron los efectos del refuerzo de fibra de carbono, mostrando que una pequeña adición de CCF (vol% = 0,23) puede mejorar el coeficiente de Poisson negativo de −0,24 de los metamateriales de PA a −0,34. Sin embargo, otra fracción de volumen de CCF mayor reduciría el coeficiente de Poisson negativo.