materiales compuestos

Materiales compuestos
En muchos casos la tecnología actual exige que se utilicen materiales con elevados
requerimientos Por ejemplo un material con propiedades mecánicas y térmicas elevadas y cuyas
densidades sean las menores alcanzables.
Por ejemplo un material con elevada dureza y además elevada tenacidad.

Para estas situaciones los materiales estudiados hasta ahora no son suficientes yse debe recurrir a los denominados materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por dos o más componentes no
miscibles que, manteniendo su identidad bien diferenciada incluso a nivel microscópico,
dan lugar a un material macroscópicamente homogéneo. Es condición necesaria que esta
asociación de diferentes componentes confiera al conjunto unas propiedadessuperiores a las
de los componentes por separado (efecto sinérgico).
Se emplea la denominación de matriz para designar al elemento más abundante, y refuerzo
para designar al elemento que está en menor proporción. El objetivo que se persigue con este
tipo de materiales es la mejora, fundamentalmente, de las propiedades mecánicas del
compuesto (resistencia mecánica, flexibilidad, dureza, etc.) enrelación con las de sus
componentes, matriz y refuerzo, combinando su morfología y su distribución.

Ejemplos de la naturaleza:
Granito: (cuarzo, feldespato y mica)
Madera: (fibras de celulosa y matriz de lignina)

Ejemplos de materiales compuestos tradicionales sintéticos
El primer material compuesto artificial del que se tiene noticia es el adobe, obtenido uniendo paja y
arcilla, quemezclaban los egipcios casi cuatro mil años antes de Cristo con el fin de evitar el
agrietamiento de los bloques que empleaban en sus construcciones.
También es un material compuesto artificial el hormigón (grava, arena y cemento) y el hormigón
armado (hormigón con refuerzos estructurales metálicos).
Las tres características específicas que definen a los materiales compuestos son:
1) Estarformados por dos (o más) materiales distintos, separables mecánicamente.
2) Poder fabricarse por medio de la mezcla de aquellos, de manera que la dispersión de uno en otro
se pueda efectuar de manera controlada.
3) Dar lugar a una combinación de propiedades que sea superior a las de sus componentes por
separado.

Propiedades de la matriz

Propiedades del refuerzo

Propiedades de
un materialcompuesto son
función de

Cantidad de refuerzo introducida

Distribución espacial del refuerzo,
(homogeniedad, orientación, etc)

Grado de adhesión matriz-refuerzo

Tipos de matrices:
Los tipos de matrices son poliméricas, metálicas y cerámica. La selección de una u
otra depende de los requerimientos de la aplicación, muchas veces la temperatura
máxima de uso es el primer parámetrode selección.
Temperatura de uso (ºC)
0

Resinas de poliester

Matriz polimérica

200

Polyimidas

400

Magnesio

600
800

Resinas epoxy

Matriz metálica

Aluminio
Titanio
Aceros

1000
1200

Niquel
Vidrio

1400

Carbono

1600
1800

Matriz cerámica

Carburos
Nitruros
Silicuros
Oxidos

Materiales compuestos con matriz polimérica
Matriz termoestable(2/3 del mercado):
Resinas epoxy, poliester, fenólicas, polimidas:
Se combinan (refuerzo) normalmente con fibras de vidrio o carbono
Recientemente se han empezado a introducir nanorefuerzos (nanotubos, nanoarcillas,
nanofibras de carbono)
Ampliamente usados en aeronáutica, fabricación de barcos, trenes, palas eólicas, etc.

Matriz Termoplástica (1/3 del mercado)
Polipropileno, poliamidas,polietienos, etc.
Implantación más reciente (años 80)
Se combinan (refuerzo) normalmente con fibras de vidrio o carbono y con partículas como
talco, carbonato cálcico, mica, etc.
Recientemente se han empezado a introducir nanorefuerzos (nanotubos, nanoarcillas,
nanofibras de carbono)
Ampliamente usados en automoción, construcción, aeronáutica…..

Materiales compuestos con matriz metálica...