Development and Characterization of Scented PLA-Based Biocomposites Reinforced with Spent Coffee Grounds and Lignin for FDM 3D Printing
Notice bibliographique
Résumé
This study investigates the development of biodegradable, scented bio-composite filaments incorporating industrial residues, specifically spent coffee grounds (SCG) and lignin (LI), into a PLA matrix for FDM 3D printing. Two fragrance additives, essential oil (EO) and microencapsulated fragrance powder (FP), were introduced (3%) to enhance sensory properties. The research investigates the effects of filler content (5%, 10%, and 15%) and fragrance additives on the surface chemistry (FTIR), thermal stability (TGA and DSC), mechanical properties (Tensile, flexural and impact), microstructure, and dimensional stability (Water absorption test and thickness swelling). Incorporating industrial residues and additives into PLA reduced the thermal stability, the degradation temperature and the glass transition temperature but increased the residual mass and the crystallinity. The effect of lignin was more pronounced than that of SCG, significantly influencing these thermal properties. Increasing the filler content of spent coffee grounds and lignin also led to a progressive decrease in tensile, flexural, and impact strength due to poor interfacial adhesion and increased void formation. However, lignin-based biocomposites exhibited enhanced stiffness at lower concentrations (≤10%), while biocomposites containing 15% SCG doubled their elongation at break compared to pure PLA. Adding fragrance reduced the mechanical strength but improved ductility due to plasticizer-like interactions. Microstructural analysis revealed heterogeneity in the biocomposites' fracture surface characterized by the presence of pores, filler agglomeration, and delamination, indicating uneven filler dispersion and limited interfacial adhesion, particularly at high filler concentrations. The water absorption and dimensional stability of 3D-printed biocomposites increased progressively with the addition of residues. The presence of essential oil slightly improved water resistance by forming hydrogen bonds that limited moisture absorption. This article adds significant value by extending the potential applications of biocomposites beyond conventional engineering uses, making them particularly suitable for the fashion and design sectors, where multi-sensory and sustainable materials are increasingly sought after.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».