Materiales

Materiales Compuestos

El presente artículo pretende mostrar al lector el amplio abanico de posibilidades 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 denominadosmateriales compuestos de matriz orgánica. Un segundo bloque describe el comportamiento de los materiales compuestos ante 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 omás componentes, de forma que las propiedades del material final sean superiores que las de los componentes 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 demateriales compuestos naturales, tales como los que componen nuestros huesos, las masas arbóreas, etc •   En segundo 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 continuosfenomenológicamente hablando •   Finalmente, el hormigón armado, a pesar de estar construido expresamente por el hombre y tener discontinuidad fenomenológica, 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 lahistoria del siglo XX. En 1907, el químico belga Leo Baekeland obtuvo por primera vez una resina termoestable. 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 lasmatrices: las fenolicas, que fueron las primeras en desarrollarse industrialmente para aplicaciones de aislamiento, 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 laadherencia necesaria para su combinación con las matrices no revistieron excesivas dificultades. Por lo tanto los primeros 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 númeroelevado de estructuras donde los requerimientos mecánicos no eran elevados, pero había problemas de 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 ladécada de los cincuenta aparecen las primeras máquinas con tornillo sinfín. En 1951 aparecen las primeras patentes de métodos automatizados como la pulfrusión. La producción arranca en 1956. Desde entonces ha ido en aumento la producción de perfilería para una larga lista de sectores productivos. Por primera vez., se disponía comercialmente de materialescompuestos estructurales ya que la...