ciencia

LECTURAS COMPLEMENTARIAS
Materiales Compuestos

Autor: Santiago Poveda Martínez

REPRESENTACIÓN NORMALIZADA DE
PIEZAS DE MATERIAL COMPUESTO
Autor: Santiago Poveda Martínez

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MATERIALES COMPUESTOS
Definición
Se entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o más materiales distintos sin que se
produzca reacción química entre ellos.
En todomaterial compuesto se distinguen dos componentes:
-

la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como ligante

-

el REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.

Ejemplos sencillos y conocidos por todos de materiales compuestos son el hormigón y los neumáticos.
Aquí, sin embargo, nos centraremos en el estudio de los llamados MATERIALES COMPUESTOSAVANZADOS, que son los que se utilizan para la fabricación de elementos estructurales.
Clasificación
Una primera clasificación es la que analiza el tipo de matriz, distinguiéndose los siguientes tipos:
-

materiales compuestos de matriz METÁLICA o MMC (METAL MATRIX COMPOSITES),

-

materiales compuestos de matriz CERÁMICA o CMC (CERAMIC MATRIX COMPOSITES),

-

materiales compuestos dematriz de CARBON

-

materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REI NFORCED PLASTICS) y dentro de
estos, son los más utilizados:
-

los CFRP (CABON FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de
carbono con matriz orgánica,

-

los GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de
vidrio con matriz orgánica.

En lo que a los refuerzosse refiere, los hay de dos tipos:
-

FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que la relación L/D > 100,

-

CARGAS, el resto, utilizadas en elementos de poca responsabilidad estructural.

Tal y como se han resaltado, los materiales compuestos más utilizados son los de matriz orgánica y
refuerzos en forma de fibras. En los siguientes apartados se analizan con más detalle ambos tipos decomponentes.
Matrices orgánicas
Antes de describir los distintos tipos de matrices orgánicas, conviene repasar cuales son las funciones
que debe cumplir la matriz. Estas son:
-

Dar estabilidad al conjunto, transfiriendo las cargas al refuerzo.

-

Proteger al refuerzo del deterioro mecánico y químico.

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-

Evitar la propagación de grietas.

Para todoello, se debe dar una buena adherencia entre la matriz y el refuerzo.
Las matrices orgánicas (más vulgarmente conocidas como plásticos) pueden ser:
-

TERMOPLÁSTICOS, usadas en aplicaciones de bajos requisitos, aunque se están empezando a
emplear termoplásticos avanzados para altas prestaciones.

-

ELASTOMEROS, utilizadas en neumáticos y cintas transportadoras,

-

DUROPLASTICOS oTERMQESTABLES, las más empleadas en materiales compuestos de altas
prestaciones.

Entre los duro plásticos, también denominados RESINAS (todos ellos necesitan un proceso de curado
para alcanzar su estructura reticulada) encontramos los siguientes tipos de materiales para matrices:
- EPOXIS, que son las de uso más general en altas prestaciones, con una temperatura máxima de
uso en torno a los170'.
Como ejemplo, podemos citar la M18 de CIBA (HEXCEL).
- BISMALEIMIDAS (BMI), para altas temperaturas (hasta 250º), utilizada, por ejemplo en los
bordes de ataque de las alas del Eurofighter-2000.
o Ejemplo:

5250 de CYTEC.

- POLlAMIDAS (P1), también para aplicaciones de altas temperaturas, en el entorno de los 300º.
- FENOLICAS, resistentes al fuego. Utilizadas, por ejemplo, enmamparas contra incendios y
paneles interiores de aviones.
- POLIÉSTERES, poco usados por sus bajas características mecánicas.
mucha agua y se contraen al curar.

Además, absorben

- CIANOESTERES, utilizadas en aplicaciones radioeléctricas (antenas), ya que presentan baja
absorción de humedad y buena "tangente de pérdidas" (característica radioeléctrica de los
materiales).
Ejemplo: RS3 de...