Materiales compuestos

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SUMARIO

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20 DESCRIPTIVA DE MATERIALES. MATERIALES EN EL PROCESO DE DISEÑO, 2002
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Materiales Compuestos
ANTONIO MIRAVETE LUIS CASTEJÓN

El presente artículo pretende mostrar al lector el amplio abanico deposibilidades que ofrecen los materiales compuestos en el campo de la ingeniería y el diseño. Se presentan los diferentes tipos de fibras, orgánicas e inorgánicas, así como los diferentes tipos de matrices, haciendo énfasis en las orgánicas, que son las que dan nombre a los denominados materiales compuestos de matriz orgánica. Un segundo bloque describe el comportamiento de los materiales compuestosante diversos agentes externos como puedan ser: agentes ambientales, agentes químicos, agentes físicos y agentes mecánicos. El trabajo finaliza mostrando algunos de los ejemplos más característicos de aplicaciones de estos materiales.

Se entiende por material compuesto aquel formado por dos o más componentes, de forma que las propiedades del material final sean superiores que las de loscomponentes por separado. Hay que hacer algunas consideraciones para ajustar el término material compuesto a nuestro objeto de estudio: • En primer lugar el material compuesto, debe ser expresamente fabricado por la mano del hombre. De este modo queda fuera de nuestra definición una larga lista de materiales compuestos naturales, tales como los que componen nuestros huesos, las masas arbóreas, etc. • Ensegundo lugar, tal como entendemos los materiales compuestos, estos no deben tener continuidad fenomenológica, de modo que los materiales cerámicos, por ejemplo, a pesar de estar compuestos por varios componentes cristalinos o amorfos, no son considerados materiales compuestos ya que estos son continuos fenomenológicamente hablando. • Finalmente, el hormigón armado, a pesar de estar construidoexpresamente por el hombre y tener discontinuidad fenomenologica, no se considera tampoco objeto de nuestro estudio, porque este sistema es un material clásico en la Ingeniería Civil. Aunque la Fibra de vidrio es muy antigua -era conocida por los Egipcios-, la historia de los materiales compuestos es la historia del siglo XX. En 1907, el químico belga Leo Baekeland obtuvo por primera vez una resinatermoestable. Baekeland calentó y aplicó presión en un recipiente especial a un fenol y un formaldehido para obtener una resina líquida que polimerizó y tomó la forma del recipiente. Su nombre, la bakelita. A lo largo de las tres primeras decidas de este siglo se van incorporando el resto de las matrices: las fenolicas, que fueron las primeras en desarrollarse industrialmente para aplicaciones deaislamiento, armamento y bisutería, las poliester, las vinilésteres y las epoxis. Los materiales compuestos se desarrollan en paralelo con las matrices, ya que como hemos dicho las fibras ya eran conocidas y los ensimajes o tratamientos superficiales de las fibras para que tuvieran la adherencia necesaria para su combinación con las matrices no revistieron excesivas dificultades. Por lo tanto losprimeros materiales compuestos eran fibras de vidrio combinadas con matrices fenólicas y poliésteres para aplicaciones eléctricas, embarcaciones y placa ondulada. Los primeros métodos de fabricación fueron los moldeados por contacto a mano. En 1910, se estaban fabricando mediante este método un número elevado de estructuras donde los requerimientos mecánicos no eran elevados, pero había problemasde formas, peso o aislamiento eléctrico y por lo tanto, este tipo de materiales comenzaba a ser una alternativa frente a los tradicionales, acero, hormigón, aluminio o madera. La inyección con matrices termoestables data de 1940, como una variación de la inyección de materiales termoplásticos. En la década de los cincuenta aparecen las primeras máquinas con tornillo sinfín. En 1951 aparecen las...