Materiais Compósitos: origem e funcionalidades

Publicado por Materiais Júnior em setembro 24, 2020setembro 24, 2020

No mundo da ciência dos materiais, almeja-se alcançar a melhor combinação de propriedades dentro de um mesmo material. Porém, esse fato nem sempre é possível através das vias tradicionais. Um exemplo disso são materiais poliméricos que, geralmente, são muito conformáveis, mas não são apresentam boa condutibilidade térmica ou elétrica. Isso mostra uma clara limitação para o avanço de algumas aplicações, aumentando a busca pela combinação de propriedades e novos materiais. Com isso, surgiram no início do século XX, os Materiais Compósitos.

Origem dos compósitos

Com a necessidade de um material que fosse leve e que mantivesse as propriedades dos componentes estruturais dos aviões, a indústria aeronáutica foi a pioneira a desenvolver os compósitos visando um produto com maior qualidade para determinada aplicação e situação. Com isso, os compósitos se espalharam para outras áreas e direções de pesquisa, contribuindo de forma direta em alguns avanços.

O que são materiais compósitos?

Por definição, os compósitos são a união de dois ou mais materiais distintos com o objetivo de formar um terceiro material que tenha características específicas dos materiais utilizados. Além disso, os compósitos possuem divisões básicas, essas fases são denominadas de:

• Matriz: podendo ser cerâmica, metálica ou polimérica. Geralmente, os metais e os polímeros são escolhidos como os materiais de matrizes, por apresentarem ductilidade, característica que é frequentemente requisitada pela indústria.
• Material de reforço: podendo ser partículas, ou material fibroso.

A fibra de vidro é utilizada como reforço para materiais compósitos.

A partir dessa fase de matriz e de reforço, pode-se trabalhar com as proporções, e/ou as características de cada uma para atingirem as propriedades requisitadas, como por exemplo: maior resistência mecânica, resistência à temperatura, maior dureza, flexibilidade, entre outras.

Nas regiões que separam essas fases (as chamadas interfaces) temos propriedades diferentes das outras duas fases, abrindo assim um leque muito abrangente de possibilidades.

Além disso, o que diferencia os compósitos de outros materiais que também podem ser combinados (assim como ligas metálicas, por exemplo) é o fato de que a combinação é feita de forma macroscópica, ou seja, vista a olho nu.

Principais aplicações

Atualmente, os materiais compósitos são amplamente utilizados em diferentes tipos de indústria, dentre elas, temos:

1. Indústria aeroespacial e militar – rigidez mecânica e baixa densidade são critérios essenciais e determinantes. Nesse setor, os compósitos são utilizados das seguintes formas:

• • Principais peças estruturais (flap e aerofólio, hélices e freios aerodinâmicos)
  • Fuselagem das aeronaves
  • pás do rotor e cabinas dos helicópteros
  • Peças de estrutura secundária (pisos, portas, cadeiras, ar condicionado, tanques)
  • Peças para os motores de avião
  • Painéis à prova de balas (feitos de aramida – Kevlar)
  • Capacetes
  • Bocal de foguetes
  • Macas de resgate

2. Indústria automotiva – é inegável sua importfância no mundo moderno e como influencia diretamente nossas vidas. Nessa área, as propriedades que geralmente são almejadas são resistência à temperatura, rigidez e resistência à fadiga. Outra vez, os compósitos se saem bem, tendo como principais usos:

• • Peças do interior (cockpit, assentos, painéis de instrumentos)
  • Estruturas externas (painéis de carroceria, partes inferiores, módulos traseiro e dianteiro)
  • Partes do motor e componentes mecânicos (eixos e suspensões, sistemas de exaustão e de combustíveis)
  • Componentes elétricos e eletrônicos

3. Indústria da construção civil – Setor de extrema importância para a sociedade. Nesse caso, os compósitos são ideais por sua resistência, densidade reduzida, resistência ao impacto, baixa inflamabilidade (com a combinação adequada de resinas e aditivos), baixa manutenção e flexibilidade de design. Algumas aplicações de compósitos nesse ramo são:

• • Painéis
  • Fôrmas para concreto
  • Reservatórios de água
  • Peças sanitárias
  • Itens funcionais (caixas de correio, caixas de medidores)
  • Artigos decorativos
  • Perfis de janela
  • Fibra de Vidro Álcali resistente (Cem-FIL)
  • Argamassa
  • Pré-fabricado

Concreto armado é um exemplo de material compósito. O concreto é a matriz e a ferragem é o reforço.

Conclusão

Porém, esses materiais não se limitam a esses setores. Existem muitas outras áreas em que os compósitos atuam e fazem a diferença, indo de recreação e lazer até geração de energia limpa.

Por fim, os materiais compósitos foram um grande avanço para a indústria de um modo geral. Esse fato ocorre por uma série de vantagens que os compósitos oferecem. Com isso, os produtos têm uma maior qualidade, e características escolhidas para que, o produto final, possa ser mais eficiente, além de mais vantajoso para a indústria e para o consumidor.

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