Las fibras naturales son cada vez más interesantes para el desarrollo de productos verdes dado las ventajas ambientales, técnicas y económicas que ofrecen tales como: bajo costo, buenas propiedades mecánicas específicas, baja densidad, buenas propiedades como aislante térmico y acústico, alta disponibilidad, carácter renovable y biodegradable. Sin embargo, los retos de trabajar con fibras naturales son: la estandarización del proceso de extracción para lograr una alta calidad y homogeneidad de la fibra, y la implementación de tratamientos de modificación superficial de la fibra que permitan mejorar la adhesión con diferentes matrices poliméricas y así lograr un buen desempeño mecánico y físico del material y en consecuencia del producto.

En esta sublinea nos enfocamos en estudiar los procesos de extracción, caracterización y modificación de las fibras naturales y residuos agroindustriales colombianos como: fibra de plátano, fibra de bagazo de caña, fibra de palma africana, fibra de chambira, fibra de palma Manicaria, cascarilla de arroz, entre otros.

En las últimas décadas, los desarrollos de productos verdes a partir de fibras naturales utilizan principalmente matrices poliméricas termoestables que proviene de fuentes petroquímicas y son no reciclables, lo que disminuye el carácter amigable de los productos desarrollados. Por tanto, recientemente se ha incentivado la investigación, desarrollo e implementación de matrices termoplásticas biodegradables sintetizados a partir de fuentes renovables y/o implementación de polímeros reciclados termoplástico, para el diseño de productos más amigables con el medio ambiente.

En este sentido, esta sub-línea se enfoca en las necesidades empresariales en Colombia que plantea el aprovechamiento sostenible de los residuos plásticos que se generan en el proceso productivo, para ser implementado como matriz polimérica en materiales compuestos. Así mismo, investiga polímeros biodegradables sintetizados a partir de fuentes renovables.

Sin embargo, uno de los principales desafíos en relación con la investigación y la industria de los compuestos con fibras naturales, es lograr una buena adhesión entre la fibra y la matriz, dado que las propiedades de los materiales compuestos dependen de como sea la interfase (región de contacto) entre sus componentes. Si interfase es débil, la transferencia de carga de la matriz a la fibra no será eficiente y se pueden producir huecos entre la matriz y la fibra, lo que generará un material con un bajo desempeño mecánicas. Asi mismo, es importante identificar el método y parámetros de procesamiento que mejoran las propiedades mecánicas, físicas, térmicas y químicas del material compuesto, y permitan el desarrollo de productos con alta confiabilidad.

En consecuencia, esta sub-línea de investigación se integran las líneas de Polímeros Reciclados/Biodegradables y de Fibras Naturales/Agroindustriales para la formulación de materiales compuestos eco-amigables, donde se caracterizan los fenómenos de interfase y adhesión entre la matriz polimérica y la fibra. Así mismo se estudian diferentes técnicas de procesamiento del material compuesto como extrusión, inyección, moldeo por compresión, termo formado, entre otros.

Los materiales compuestos verdes están siendo adoptados en varias aplicaciones industriales debido a su carácter ecológico que permite cumplir con requisitos de regulación medioambiental o exigencias de nuevos mercados como la industria automotriz (paneles de puertas), de construcción (paneles acústicos), empaques y embalaje (contenedores), dispositivos electrónicos (carcasas), implementos deportivos (tablas de patinaje), entre otros.

En esta sub-línea se enfoca en el diseño y desarrollo de productos robustos usando materiales compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales/agroindustriales. Se realiza la optimización de los parámetros de procesamiento del material compuesto de acuerdo a la técnica implementada y se diseña el producto maximizando las propiedades deseadas de acuerdo a los requerimientos técnicos del producto. El desarrollo de prototipos funcionales se realiza a nivel laboratorio y se escala el proceso a nivel industrial.