Conceito de Materiais Compósitos
Compósitos são materiais cuja estrutura é
constituída por uma combinação de dois ou mais produtos não solúveis
entre si.
Um dos seus produtos é denominado por fase
de reforço e o outro produto é chamado de matriz.
Estes dois componentes que constituem o
compósito vão ter diferentes funções no que diz respeito às
características que o compósito final vai obter.
A componente da matriz de um compósito tem
como função a proteção do reforço contra o meio envolvente, manter a
posição deste e proteger o compósito durante o manuseamento.
O material de reforço confere a
resistência ao compósito.
As propriedades dos compósitos dependem
quer da natureza dos materiais usados quer do grau de ligação entre eles
através da interface.
Tipos de Compósitos
Existem diferentes tipos de material que
podem constituir a matriz dos compósitos.
Se a matriz for constituída por um
polímero, termoendurecível e/ou termoplástico, esta é denominada por
matriz polimérica.
No caso do material da matriz ser
constituído por uma liga leve de alumínio, ligas de magnésio ou ligas de
titânio, a matriz é denominada por matriz metálica.
Se a matriz do compósito for constituída
por carbonetos e nitretos denomina-se por matriz cerâmica.
A matriz de um compósito pode ainda ser
constituída por um outro material, o carbono.
Relativamente ao outro componente do
compósito, o material de reforço, este pode ser um material inorgânico
(vidros e carbonos), orgânico (aramidas e poliamidas), metálicos (boro,
alumínio, etc.) e cerâmicos (carbonetos e nitretos).
Compósitos de Matriz Polimérica
- Fibra de
Vidro
É o material compósito produzido
basicamente a partir de uma resina poliéster ou outro tipo de resina,
sendo esta a matriz, reforçada com pequenas partículas de vidro, isto é,
o material de reforço e posterior aplicação de uma substância
catalisadora de polimerização.
O material resultante é geralmente
resistente, possuindo excelentes propriedades mecânicas e baixa
densidade.
Este tipo de material permite produzir
peças com grande variedade de formatos e tamanhos, tais como cascos e
hélices de barcos, fuselagens de aviões, caixas de água, piscinas,
pranchas de surf, recipientes de armazenamento, peças para
inúmeros fins industriais em diversos ramos de atividade, carroçarias de
automóveis, na construção civil e muitas outras aplicações.
Existem algumas características que fazem
com que este material possua uma vasta utilidade para o Homem. É um
material extremamente leve, de elevada resistência mecânica, é
incombustível e um bom isolante térmico e elétrico.
- Fibras de
Carbono
Este compósito tem como material de matriz
uma resina polimérica designada por epóxi e como material de reforço a
fibra de carbono.
Devido à sua resistência mecânica e
térmica e também devido á sua leveza, este compósito apresenta diversas
utilizações.
É muito utilizado em acessórios de
desporto tais como tacos de golf, sticks de hóquei, proteções de
joelhos e cotovelos, capacetes, skis, pranchas, remos e também é
utilizado na construção de veículos, como por exemplo, em carros, motas,
barcos e aeronaves.
- Fibras de
Aramida
Este compósito é constituído por uma
matriz polimérica de epóxi e por um material de reforço, a fibra de
aramida.
Trata-se de uma fibra com elevada
resistência mecânica e muito leve. É resistente ao calor e pode ser até
sete vezes mais resistente do que o aço, por unidade de peso.
Assim, este compósito torna-se
extremamente útil no fabrico de artigos de segurança, como por exemplo,
cintos de segurança, cordas e coletes à prova de balas. Este compósito
também é utilizado em construções aeronáuticas, velas de barcos e
raquetes de ténis. São materiais muito usados em objetos que estão
sujeitos a condições extremas de força e pressão devido às
características que possuem.
Compósitos de Matriz Metálica e
Cerâmica
Existem outros tipos de compósitos cujo
material da matriz pode ser de origem metálica ou cerâmica, no entanto,
o uso destes compósitos é mais reduzido comparando com o uso dos
compostos poliméricos. Isto deve-se ao facto de ser economicamente mais
rentável a produção de compósitos poliméricos e, uma vez que as
características destes não diferem muito das características dos
compósitos cerâmicos e metálicos e, portanto, opta-se por utilizar o
material com a melhor relação utilidade/preço.
Embora sejam utilizados em reduzido
número, os compósitos metálicos e cerâmicos também estão presentes no
dia-a-dia.
Os compósitos cerâmicos têm uma elevada
resistência ao calor onde são capazes de suportar temperaturas até
3000ºC, são quimicamente inertes e têm uma melhor resistência à erosão,
daí serem utilizados em ferramentas de corte.
Os compósitos metálicos, por sua vez, são
materiais com elevada resistência, por vezes mesmo superior a alguns
compósitos poliméricos e, assim sendo são muito usados na indústria
aeronáutica e na indústria de energia.
As matrizes cerâmicas podem ser carboneto
de silício, carboneto de boro ou nitreto de alumínio e o reforço pode
ser, entre outros, a alumina.
A matriz metálica mais usual é a matriz de
alumínio.
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