Materiales compuestos

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MATERIALES COMPUESTOS

-POLIMEROS-

A. Definición de materiales compuestos:

Se designa como Materiales Compuestos los formados por la unión íntima de dos o más componentes para optimizar las propiedades de la combinación.

Los materiales compuestos así definidos se emplean desde la antigüedad.

Es el caso de los adobes: unión de arcilla y fibras de paja o el yeso reforzado concrines de caballo, etc.

Se ha extendido en la actualidad el uso de materiales compuestos formados por resinas poliméricas o plásticos, reforzados con fibras de vidrio, de carbono o fibras de aramida*, que alcanzan grandes resistencias, del mismo orden que la de los aceros, con una densidad mucho menor, algo más que la de la madera.

1. Clasificación

B. Una primera clasificación esla que analiza el tipo de matriz, distinguiéndose los siguientes tipos:

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

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

E. - materiales compuestos de matriz de CARBON

F. - materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REINFORCED PLASTICS) y dentro deestos, son los más utilizados:

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

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

I. En lo que a los refuerzos se refiere, los hay de dos tipos:

J. - FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que larelación L/D > 100,

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

2. Materiales Poliméricos.

La palabra `polímero' procede del griego y significa literalmente `muchas partes'. En ciencia y tecnología se considera material polimérico a aquel que contiene muchas unidades enlazadas entre sí químicamente.
En la naturaleza hay diversas sustanciaspoliméricas que intervienen en procesos vitales. Los organismos vivos son capaces de sintetizarlas a partir de pequeñas moléculas que quedan unidas por la actividad celular en macromoléculas poliméricas. Son los denominados biopolímeros.
Desde hace más de un siglo, la tecnología química ha producido polímeros sintéticos sencillos mediante reacciones de polimerización de compuestos químicos en sumayor parte de origen orgánico. Debido al gran aumento de la producción y aplicaciones de estos materiales, en los últimos años han sustituido a los polímeros naturales e, incluso, a otro tipo de materiales como los metales y aleaciones en determinadas circunstancias.
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Porcentaje de utilización de plásticos en Europa occidental en 1995
Vamos a centrar este trabajo en las aplicaciones depolímeros como matriz o reforzarte, en elementos constructivos o estructurales.
3. Clasificación y caracterización de los polímeros.

La clasificación más habitual es la que se realiza según el comportamiento del polímero. Así pues, los polímeros pueden ser:
• Termoplásticos: Se ablandan y plastifican, pudiendo ser conformados varias veces por el efecto combinado de la presión y temperatura.• Termoestables: Son materiales duros y rígidos incluso a temperaturas elevadas, aunque por encima de los 400ºC se degradan.
• Elastómeros: Presentan alta deformación elástica al aplicar una fuerza sobre ellos, pudiendo recuperar total o parcialmente su forma cuando cesa la fuerza.
Aparte de las peculiaridades de cada uno, los polímeros tienen las siguientes características generales:• Materiales ligeros
• Resistentes a la corrosión
• Insolubles en agua
• Solubles, en su mayoría, en disolventes orgánicos
• Versátiles de color
• Baja conductividad térmica (entre 100 y 1000 veces menor que en los metales)
• Baja conductividad eléctrica
• Coeficiente de dilatación muy superior al de los metales
• Alta capacidad calorífica
•...
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