Materiales compuestos

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Materiales compuestos o composites

Reseña:

Los primeros materiales compuestos o “composites” aparecieron durante la Segunda Guerra Mundial. Se trata de materiales heterogéneos, constituidos por una matriz plástica orgánica (polímero) asociada con un refuerzo fibroso, por lo general de vidrio o de carbono, que puede presentarse en forma de partículas, mats, fibras cortas, largas o continuas.Son termoestables o termoplásticos y su historia se remonta, según los casos, a menos de cincuenta años o apenas una década.

Según las características de la matriz y de los refuerzos, se distinguen generalmente dos grandes familias: los “composites” de gran difusión, poco onerosos, que ocupan una cuota importante del mercado, y los “composites” de altas prestaciones. Estos últimos,generalmente reforzados con fibras continuas de carbono o de aramida, están reservados a sectores de alto valor agregado: aeronáutica, medicina, deportes y recreo.

Pero ya se han desarrollado más de una docena de procedimientos de aplicación, lo cual es mucho más que las grandes técnicas de transformación de metales desde hace doscientos años: fundición, sinterización, forja, embutición, soldadura.

Losmateriales compuestos se definen de manera general, se les llama así a los materiales estructurales que están construidos ó “compuestos” por elementos químicamente dispares.

Bajo esta definición general, los aviones de madera contra-chapada, y aún las estructuras alveolares de metal pueden considerarse como materiales compuestos (debido a que han sido unidos con adhesivos); pero laaceptación moderna es más limitada.

En el lenguaje común actual, los materiales compuestos son aquellos en los que las fibras de unas sustancias están incorporadas en una matriz de otra sustancia, habitualmente un plástico, para crear un material con propiedades mecánicas especiales.

Comúnmente, también se designa a estos materiales como plásticos de fibra reforzada, pero esta expresión es algoengañosa por cuanto hace pensar que el material fundamental es el plástico y que las fibras son elementos accesorios. En realidad son las fibras las que casi siempre soportan la carga de los elementos y las matrices plásticas sirven únicamente para estabilizarlas y repartir las cargas entre ellas.

Los materiales compuestos estructurales, según los conceptos actuales difieren por ejemplo de losladrillos de adobe o de hormigón reforzado con acero, en los que la paja o el acero proporcionan la resistencia a la tracción. En los materiales compuestos sintéticos modernos, tanto la fuerza tensora como la compresión las soporta el “refuerzo” fibroso.

Aún con esta definición, los materiales compuestos no son algo nuevos; la fibra de vidrio y la baquelita reforzada con resina epóxicahan sido utilizadas durante decenas de años en una enorme variedad de productos. Lo que es nuevo actualmente es una gama de materiales compuestos avanzados; materiales que utilizan fibras de gran rendimiento como el carbono, la aramida, o el vidrio “S” en matrices epóxicas (lo mas generalizado) y, cada vez mas, poliamidas y materiales o termoplásticos exóticos.

Estos materiales superan lasaleaciones metálicas en resistencia y rigidez, son mucho más livianas, tienen características superiores de fatiga y, lo que es muy importante, son prácticamente inmunes a la corrosión. Por consiguiente están sustituyendo a los materiales en muchas aplicaciones en aeronaves, tanto civiles como militares.

Definición de los materiales compuestos

Un compuesto estructural es un sistema materialconsistente de dos o más fases en una escala macroscópica, cuyo comportamiento mecánico y propiedades están diseñados para ser superiores a aquellos materiales que lo constituyen cuando actúan independientemente. Una de las fases es usualmente discontinua, conocida regularmente como fibra (ver fig. 1), la cual es un material rígido y otra fase débil en continuo que es llamada matriz (ver fig. 2)....
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