Los materiales: ♥Materiales Compuestos♥

Materiales compuestos

♥Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracteriza porque las propiedades del material final son superiores a las que tienen los materiales constituyentes por separado.

♥Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporciona las propiedades mecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica y ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase.

♥Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de factores:

a) propiedades de la matriz y del refuerzo

b) contenido de refuerzo

c) orientación del refuerzo

d) método de producción del material compuestos

1.Clasificación según la forma de los constituyentes

♥Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo: epoxi con fibra de vidrio.

♥Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las direcciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

♥Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinación de materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o paneles sándwich (compuestos de núcleo y tapas)

2.- Clasificación según la naturaleza de los constituyentes

♥Composites de matriz orgánica (polímeros).

◘presentan baja densidad

◘posibilidad de obtención de piezas complicadas

◘ son los más utilizados en la actualidad

◘Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

♥Composites de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)

◘ mayor duración

◘ elevada conductividad térmica y eléctrica

◘ no absorben humedad

◘ mayor resistencia al desgaste

Su principal desventaja es su alto precio

♥Composites de matriz mineral

(cerámica): alúmina, CSi (carburo de silicio), etc.

Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su fragilidad y baja resistencia a choques térmicos.

3.- Clasificación según el tamaño de la fase dispersa

♥Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del orden de la micra (10^-6m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de estos composites, también presentan problemas:

◘ dificultad de procesado

◘ no se pueden procesar para obtener láminas o fibras

♥Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamaño entre el refuerzo y los componentes de la matriz (cadenas de polímero en el caso de los composites de matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a interacciones débiles entre la matriz y la interfase.

Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un nuevo tipo de composite:

Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanómetro (10^-9 m.=10^-3micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos

♥Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas propiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinación de propiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales, polímeros y cerámicos.

♥El desarrollo de los composites ha permitido la mejora de las propiedades de los materiales.

Ventajas que presentan los materiales compuestos

◘Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica (rigidez/densidad)

◘ Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía

♥Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan en la industria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, de material deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en muchas aplicaciones.