Compósitos

Características dos Materiais Compósitos

Materiais compósitos são formados pela mistura dos materiais poliméricos, cerâmicos e metálicos. Podem ter 2 ou 3 desses materiais, quem faz é que manda! São materiais que consistem de dois elementos: a matriz e o agente de reforço.

O principal objetivo é o de aperfeiçoar as propriedades da matriz com propriedades complementares. As propriedades do material acabam sendo uma combinação das propriedades dos materiais escolhidos, por isso são tão versáteis!

E porque é importante um material de engenharia como o compósito, vamos refletir?

Os materiais cerâmicos resistem ao calor e os materiais poliméricos não; os materiais poliméricos apresentam uma elevada deformação plástica ao contrário do que ocorre nos metais. Então com isso surge a necessidade da união dessas diferentes propriedades em um material novo.

Classificações dos Materiais Compósitos

E como é a composição de um material compósito?

São materiais heterogêneos multifásicos!

Neles, um dos componentes é descontínuo, que provê a principal resistência à forças externas, e chamamos de componente estrutural.

O outro componente é contínuo, é o meio de transferência dessas forças, e chamamos de componente matricial.

Vocês sabiam que o osso que compõe nosso corpo pode ser considerado um material compósito? É um compósito natural composto por cartilagem, músculos, tendões, fibras elásticas dentro de uma estrutura sólida.

Fibras

As fibras são utilizadas como reforços e podem ser utilizadas fibras de: plástico, carbono, vidro, cerâmicas e metais. Estes suportam cargas aplicadas ao material e proporcionam resistência e rigidez.

As propriedades dos compósitos dependem:

• Concentração, tamanho, forma, distribuição e orientação das fibras

A orientação das fibras podem ser unidirecionais a) continuas, b) aleatórias ou c) tecidas unidirecionais ortogonalmente.



As principais fibras sintéticas para reforço de compósitos poliméricos utilizadas são: fibras de vidro (maior utilização e menor custo), fibras de aramida (mais conhecida como kevlar), fibras de carbono (elevada resistência mecânica e baixa densidade).

A maioria das fibras empregadas em compósitos de elevado desempenho, consistem de centenas de monofilamentos, cada filamento apresenta diâmetro entre 5 e 25 micrômetros.

Matriz

As matrizes poliméricas em geral apresentam baixa resistência e baixo ponto de fusão, já as matrizes metálicas apresentam maior resistência e elevado ponto de fusão, porém mais pesadas. As matrizes cerâmicas são mais usadas quando é necessário resistir a altas temperaturas sem chance de fraturar.

As matrizes poliméricas de compósitos podem ser do tipo termoplástica ou termorrígida:

• Matrizes termoplástica: são muito comum o uso de polipropileno (PP), polietileno (PE) e entre outros. Como o próprio nome diz, termoplástico pois amolecem com o aumento da temperatura, facilitando a moldagem.



• Matrizes termorrígidas: neste caso como eles são “termo” “rígidos” ou seja, não amolecem a temperaturas elevadas, pois formam ligações cruzadas (ligações tão emaranhadas que se tornam fortes), sendo difícil de fundi-las. Como o caso de poliéster, poliuretano, epóxi e etc.



Processamento dos compósitos

Para produzirmos essas belezinhas de materiais, temos algumas das técnicas que serão vistas a seguir. Partiu?

• Moldagem por injeção de resina: como o nome já diz, se baseia na injeção, ou seja, na introdução da resina em um molde. Esse processo é uma belezinha para obter geometrias complexas e apresenta uma elevada produção por ser fácil de fazer. Exemplo: isoladores e transformador de tensão.



• Filamento contínuo: este processo é ideal pra fazer peças ocas! Fibras continuas são posicionadas de modo a aderir em um “molde cilíndrico“ (chamado de mandril), esses fios podem ser individuais ou em grande quantidade. Para compor o compósito essas fibras são mergulhadas em resinas antes de serem posicionadas no mandril.



• Prensagem a quente: sabe aquele dog prensado do tiozinho que vende na pós balada? Massa, salsicha e uma chapa quente pra prensar, que delicia hein? O mesmo pode ser feito com o compósito. A resina e as fibras são adicionadas manualmente em uma prensa quente e depois prensados. As fibras são distanciadas por espaçadores. Assim são obtidas peças densas para aplicação em isolantes elétricos, geradores e etc.



• BMC (Bulk Mold Compound): são compostos moldados a granel, união de resina, fibras e cargas minerais e prensados a quente. Os produtos obtidos por esse processo são polidas e brilhantes, um xuxu.



• Spray up: processo rapidao, que consiste em uma espécie de compressor a jato que pica as fibras já com a resina e ejeta sobre um molde. E sabe o que é mais legal neste processo? É utilizado pra produzir aquela piscina marota dos nossos verões 40°C.