O que é material composto? - Definição e tipos

O que são materiais compostos?

Um material compósito é uma combinação de dois materiais com propriedades físicas e químicas diferentes. Quando combinados, eles criam um material especializado para fazer um determinado trabalho, por exemplo, tornar-se mais forte, mais leve ou resistente à eletricidade. Eles também podem melhorar a força e a rigidez.

A razão de seu uso em relação aos materiais tradicionais é porque eles melhoram as propriedades de seus materiais de base e são aplicáveis ​​em muitas situações.

Esses materiais constituintes têm propriedades químicas ou físicas notavelmente diferentes e são fundidos para criar um material com propriedades, ao contrário dos elementos individuais. Dentro da estrutura acabada, os elementos individuais permanecem separados e distintos, distinguindo compósitos de misturas e soluções sólidas.

Os materiais compostos de engenharia típicos incluem:

• Concreto armado e alvenaria
• Madeira composta, como compensado
• Plásticos reforçados, como polímero reforçado com fibra ou fibra de vidro
• Compósitos de matriz cerâmica (matrizes compostas de cerâmica e metal)
• Compósitos de matriz metálica
• e outros materiais compostos avançados

Existem várias razões pelas quais novos materiais podem ser favorecidos. Exemplos típicos incluem materiais que são menos caros, mais leves, mais fortes ou mais duráveis ​​quando comparados com materiais comuns.

Mais recentemente, os pesquisadores também começaram a incluir ativamente sensoriamento, atuação, computação e comunicação em compósitos, que são conhecidos como materiais robóticos.

Os materiais compósitos são geralmente usados ​​para edifícios, pontes e estruturas, como cascos de barcos, painéis de piscinas, carrocerias de carros de corrida, chuveiros, banheiras, tanques de armazenamento, imitação de granito, pias de mármore cultivadas e bancadas. Eles também estão sendo cada vez mais usados ​​em aplicações automotivas em geral.

Os exemplos mais avançados funcionam rotineiramente em naves espaciais e aeronaves em ambientes exigentes.

O que são compostos?

Um compósito é um material que é produzido a partir de dois ou mais materiais constituintes. Esses materiais constituintes têm propriedades químicas ou físicas notavelmente diferentes e são fundidos para criar um material com propriedades, ao contrário dos elementos individuais.

Simplificando, os compósitos são uma combinação de componentes. Em nossa indústria, os compósitos são materiais feitos pela combinação de dois ou mais elementos naturais ou artificiais (com propriedades físicas ou químicas diferentes) que são mais fortes como equipe do que como jogadores individuais.

Os materiais componentes não se misturam completamente ou perdem suas identidades individuais; eles combinam e contribuem com suas características mais úteis para melhorar o resultado ou produto final. Os compósitos geralmente são projetados com um uso específico em mente, como resistência, eficiência ou durabilidade adicionais.

Do que são feitos os compostos?

Os compósitos, também conhecidos como compósitos de polímero reforçado com fibra (FRP), são feitos de uma matriz de polímero que é reforçada com uma fibra artificial, artificial ou natural (como vidro, carbono ou aramida) ou outro material de reforço.

A matriz protege as fibras de danos ambientais e externos e transfere a carga entre as fibras. As fibras, por sua vez, fornecem resistência e rigidez para reforçar a matriz e ajudá-la a resistir a trincas e fraturas.

Em muitos dos produtos da nossa indústria, a resina de poliéster é a matriz e a fibra de vidro é o reforço. Mas muitas combinações de resinas e reforços são usadas em compósitos e cada material contribui para as propriedades únicas do produto acabado:A fibra, poderosa, mas quebradiça, fornece resistência e rigidez, enquanto a resina mais flexível fornece forma e protege a fibra.

Os compósitos de FRP também podem conter cargas, aditivos, materiais de núcleo ou acabamentos de superfície projetados para melhorar o processo de fabricação, a aparência e o desempenho do produto final.

Compósitos naturais e sintéticos

Os materiais compósitos podem ser naturais ou sintéticos. A madeira, um compósito natural, é uma combinação de celulose ou fibra de madeira e uma substância chamada lignina. As fibras dão força à madeira; A lignina é a matriz ou cola natural que a une e estabiliza. Outros compósitos são sintéticos (feitos pelo homem).

O compensado é um compósito artificial que combina materiais naturais e sintéticos. Camadas finas de folheado de madeira são coladas para formar folhas laminadas planas que são mais fortes que a madeira natural.

Os plásticos são compostos?

Nem todos os plásticos são compostos. Na verdade, a maioria dos plásticos usados ​​em brinquedos, garrafas de água e outros itens familiares não são compostos. São plásticos puros. No entanto, muitos tipos de plásticos podem ser reforçados para torná-los mais fortes. Essa combinação de plástico e reforço pode criar alguns dos materiais mais fortes e versáteis (pelo seu peso) que a tecnologia já desenvolveu.

As resinas poliméricas (como poliéster, éster vinílico, epóxi ou fenol) às vezes são chamadas de plástico.

Breve História

As pessoas usam compósitos há milhares de anos. 3400 aC Os primeiros compósitos feitos pelo homem foram feitos pelos mesopotâmios no Iraque. A velha sociedade colava tiras de madeira umas sobre as outras em diferentes ângulos para fazer compensado.

Depois disso, os egípcios começaram por volta de 2181 aC a fazer máscaras mortuárias de linho ou papiro embebido em gesso. Mais tarde, ambas as sociedades começaram a reforçar seus materiais com palha para fortalecer tijolos de barro, cerâmica e barcos.

Em 1200 dC, os mongóis começaram a construir arcos compostos, que eram incrivelmente eficazes na época. Estes eram feitos de madeira, tendões de gado, chifre, bambu, osso e seda ligados com resina de pinheiro.

Após a revolução industrial, as resinas sintéticas assumiram uma forma sólida por meio da polimerização. Nos anos 1900, esse novo conhecimento de produtos químicos levou à fabricação de vários plásticos, como poliéster, fenol e vinil. Então começou o desenvolvimento dos plásticos, a baquelite foi feita pelo químico Leo Baekeland. O fato de não conduzir eletricidade e ser resistente ao calor significava que poderia ser amplamente utilizado em muitas indústrias.

A década de 1930 foi uma época incrivelmente importante para o avanço dos compósitos. A fibra de vidro foi introduzida por Owens Corning, que também fundou a primeira indústria de polímeros reforçados com fibra (FRP). As resinas desenvolvidas nesse período são usadas até hoje, e as resinas de poliéster insaturado foram patenteadas em 1936. Dois anos depois, sistemas de resinas mais potentes tornaram-se disponíveis.

A primeira fibra de carbono foi patenteada em 1961 e, em seguida, tornou-se comercialmente disponível. Em meados da década de 1990, os compósitos tornaram-se cada vez mais populares nos processos de fabricação e construção devido ao seu custo relativamente baixo em comparação com os materiais usados ​​anteriormente.

Os compostos em um Boeing 787 Dreamliner em meados dos anos 2000 comprovaram seu uso para aplicações de alta resistência.

Diferentes tipos de materiais compostos

Alguns materiais compostos comuns incluem:

• Compósito de matriz cerâmica :Cerâmica espalhada em uma matriz cerâmica. São melhores que as cerâmicas normais, pois são resistentes a choques térmicos e fraturas
• Compósito de matriz metálica :Um metal espalhado por uma matriz
• Concreto armado :Concreto reforçado por um material de alta resistência à tração, como barras de reforço de aço
• Concreto reforçado com fibra de vidro :Concreto que é derramado em uma estrutura de fibra de vidro com alto teor de zircônia
• Concreto translúcido: Concreto que envolve fibras ópticas
• Madeira projetada: Madeira fabricada combinada com outros materiais baratos. Um exemplo seria o painel de partículas. Um material especial como o folheado também pode ser encontrado neste compósito
• Madeira compensada: Madeira projetada colando muitas camadas finas de madeira em diferentes ângulos
• Bambu projetado :Tiras de fibra de bambu coladas para fazer uma placa. Este é um compósito útil devido ao fato de ter maior resistência à compressão, tração e flexão do que a madeira
• Parquetismo: Um quadrado de muitas peças de madeira montadas muitas vezes de madeira dura. É vendido como peça decorativa
• Composto de madeira-plástico :Fibra de madeira ou farinha moldada em plástico
• Fibra de madeira cimentada :Peças de madeira mineralizada moldadas em cimento. Este compósito tem propriedades isolantes e acústicas
• Fibra de vidro: Fibra de vidro combinada com um plástico relativamente barato e flexível
• polímero reforçado com fibra de carbono :Fibra de carbono fixada em plástico com alta relação resistência/peso
• Painel sanduíche :uma variedade de composições que são sobrepostas umas sobre as outras
• Favo de mel composto :uma seleção de compostos em muitos hexágonos para formar uma forma de favo de mel.
• Papel machê :Papel encadernado com adesivo. Estes são encontrados em artesanato
• Papel revestido de plástico :Papel revestido com plástico para aumentar a durabilidade. Um exemplo de onde isso é usado é em cartas de baralho
• Espumas sintáticas :Materiais leves criados pelo preenchimento de metais, cerâmicas ou plásticos com microbalões. Esses balões são feitos de vidro, carbono ou plástico

Benefícios dos Compósitos

Os compósitos permeiam nossas vidas cotidianas:eles são usados ​​nos carros que dirigimos, nos tacos de golfe que balançamos, nas tubulações que removem as águas residuais de nossos bairros e muito mais. Algumas aplicações, como foguetes, provavelmente não decolariam sem materiais compostos.

Os compostos oferecem muitos benefícios. Os principais são força, leveza, resistência à corrosão, flexibilidade de design e durabilidade.

• Forte. Por libra, os compósitos são mais fortes do que outros materiais, como o aço. Os dois componentes principais dos compósitos – fibras e resinas – contribuem para a sua resistência. As fibras carregam a carga, enquanto as resinas distribuem o peso por toda a peça composta conforme necessário.
• Leve. Os compósitos são leves em comparação com a maioria das madeiras e metais. Mas por que o mais leve é ​​melhor? O peso mais baixo contribui para a eficiência de combustível em carros e aviões. E objetos mais leves, desde postes de energia até pontes, são mais fáceis de transportar e instalar.
• Resistente. Os compósitos resistem a danos causados ​​pelo clima e produtos químicos agressivos que podem corroer outros materiais. Isso os torna boas escolhas para aplicações que enfrentam exposição constante à água salgada, produtos químicos tóxicos, flutuações de temperatura e outras condições severas.
• Flexível. Uma ampla gama de combinações de materiais pode ser usada em compósitos, o que permite flexibilidade de projeto. Os materiais podem ser personalizados para atender às especificações exclusivas de cada aplicação. Os compostos também podem ser facilmente moldados em formas complicadas.
• Durável. Simplificando, os compostos duram! Estruturas feitas com compósitos têm vida longa e requerem pouca manutenção. Muitos produtos feitos com compósitos, como barcos, estão em serviço há mais de meio século.

Por que usar Composites?

A economia de peso é uma das principais razões para usar materiais compósitos em vez de materiais convencionais para componentes. Embora os compósitos sejam mais leves, eles também podem ser mais fortes do que outros materiais. Por exemplo, as fibras de carbono reforçadas podem ser até cinco vezes mais fortes que o aço 1020 e apenas um quinto do peso, o que as torna perfeitas para fins estruturais.

Outra vantagem do uso de um material compósito sobre um tipo de material convencional é a resistência térmica e química, bem como as propriedades de isolamento elétrico. Ao contrário dos materiais tradicionais, os compósitos podem ter várias propriedades que muitas vezes não são encontradas em um único material.

Materiais compósitos reforçados com fibra, como plástico reforçado com fibra (materiais compósitos GRP), estão sendo cada vez mais usados ​​no desenvolvimento e fabricação de produtos finais para comercialização.

Exemplos de usos compostos:

• Equipamentos elétricos
• Estruturas aeroespaciais
• Infraestrutura
• Tubos e tanques
• As casas podem ser emolduradas com vigas laminadas de plástico

Perguntas frequentes.

O que é material composto?

Um material compósito é uma combinação de dois materiais com propriedades físicas e químicas diferentes. Quando combinados, eles criam um material especializado para fazer um determinado trabalho, por exemplo, tornar-se mais forte, mais leve ou resistente à eletricidade. Eles também podem melhorar a força e a rigidez.

O que é um composto?

Um compósito é um material que é produzido a partir de dois ou mais materiais constituintes. Esses materiais constituintes têm propriedades químicas ou físicas notavelmente diferentes e são fundidos para criar um material com propriedades, ao contrário dos elementos individuais.

Quais são os exemplos de materiais compostos?

Exemplos de materiais de construção compostos incluem concreto, plásticos reforçados, cimento, concreto reforçado com aço e vigas de madeira compostas. Estes materiais são geralmente duráveis ​​e fortes.

O que é um exemplo de materiais compostos?

Exemplos de materiais compostos:

• Tijolos de lama. Que melhor maneira de apresentar compósitos do que falar sobre tijolos de barro
• Madeira. A madeira (e as árvores, é claro) existe há milhares de anos.
• Fibra de vidro.
• Concreto translúcido.
• Concreto Absorvente.
• Kevlar.
• Fibra de carbono.
• Picrete.

Quais são os 4 tipos de compósitos?

Os compósitos são geralmente classificados pelo tipo de material usado para a matriz. As quatro categorias principais de compósitos são compósitos de matriz polimérica (PMCs), compósitos de matriz metálica (MMCs), compósitos de matriz cerâmica (CMCs) e compósitos de matriz de carbono (CAMCs).

Quais são os principais tipos de materiais compostos?

Existem muitos tipos de materiais compósitos, como plástico de fibra reforçada com carbono, alumínio reforçado com fibra de vidro, compósitos com nanotubos de carbono e muitos mais. Outros tipos de compósitos incluem compósitos de matriz metálica e de matriz cerâmica.

O compósito é feito de plástico?

Nem todos os plásticos são compostos. Essa combinação de plástico e reforço pode produzir alguns dos materiais mais fortes e versáteis (pelo seu peso) já desenvolvidos pela tecnologia. As resinas poliméricas (como poliéster, éster vinílico, epóxi ou fenólico) às vezes são chamadas de plástico.

O que é exemplo composto?

Em matemática, os números compostos podem ser definidos como os números inteiros que têm mais de dois fatores. Os números inteiros que não são primos são números compostos porque são divisíveis por mais de dois números. Por exemplo, 4, 6, 8, 9 e 10 são os primeiros números compostos.

O que são compostos usados?

Os compósitos agora estão sendo usados ​​em aplicações de veículos e equipamentos, incluindo painéis, estruturas, componentes internos e outras peças. Algumas aplicações de infraestrutura composta incluem edifícios, estradas, pontes e estacas.

Qual ​​é a diferença entre polímero e compósito?

No entanto, de acordo com a literatura disponível, a principal diferença entre a mistura de polímeros e o compósito é que a mistura de polímeros é composta pela mistura de dois ou mais polímeros para obter um monofásico, enquanto o compósito é composto por uma combinação de dois ou mais elementos. resultando em um sistema multifásico e multicomponente.

Quais são os 2 componentes dos materiais compostos?

Materiais compostos são criados a partir de materiais individuais. Esses materiais individuais são conhecidos como materiais constituintes e existem duas categorias principais deles. Um é a matriz (ligante) e o outro é o reforço.

Os tijolos são compostos?

Alguns exemplos de compósitos incluem tijolo, fibra de vidro, fibra de carbono, concreto, madeira compensada e Kevlar.

Por que os materiais compostos são usados?

A maior vantagem dos materiais compósitos é a resistência e a rigidez combinadas com a leveza. Ao escolher uma combinação apropriada de material de reforço e matriz, os fabricantes podem produzir propriedades que se ajustem exatamente aos requisitos de uma estrutura específica para uma finalidade específica.

Quais são as desvantagens dos materiais compostos?

Desvantagens:

• GRP.
• Material caro.
• É necessário um processo de fabricação especializado.
• Necessário molde de alta qualidade.
• FIBRA DE CARBONO.
• Material muito caro.
• Disponível apenas em preto.
• Requer processos de fabricação altamente especializados.

Qual ​​é a diferença entre compósito e liga?

Tanto as ligas quanto os compósitos são uma mistura de elementos diferentes. A principal diferença entre ligas e compósitos está nas composições dos dois materiais. Uma liga deve ter no mínimo um metal em sua composição, enquanto os compósitos não possuem componentes metálicos.

O que é fibra em materiais compostos?

Em um compósito, a fibra, mantida no lugar pela resina da matriz, contribui para a resistência à tração, melhorando as propriedades de desempenho na peça final, como resistência e rigidez, minimizando o peso.

Quais são as vantagens dos materiais compostos?

Outras vantagens importantes incluem:

• Como precisão dimensional moldada. Tolerância apertada, moldes repetíveis.
• Resistência química.
• Partes e funções consolidadas.
• Resistência à corrosão.
• Flexibilidade do projeto.
• Durável.
• Alto módulo de flexão para suportar cargas exigentes. Alta resistência ao impacto.
• Alto desempenho em temperaturas elevadas.

O compensado é um compósito?

A própria madeira compensada é uma forma básica de compósito, criada pela laminação de finas folhas de madeira para criar um produto final mais espesso e forte.

O concreto é um compósito?

O concreto é um material compósito composto por agregados finos e graúdos unidos com um cimento fluido (pasta de cimento) que endurece (cura) ao longo do tempo. O concreto é a segunda substância mais usada no mundo depois da água e é o material de construção mais utilizado.

Quantos tipos de materiais compostos existem?

Existem três tipos principais de materiais de matriz composta:Matriz cerâmica – Os compósitos de matriz cerâmica (CMCs) são um subgrupo de materiais compósitos. Eles consistem em fibras cerâmicas embutidas em uma matriz cerâmica, formando assim um material cerâmico reforçado com fibra cerâmica (CFRC).

A fibra de vidro é um compósito?

O material compósito mais utilizado é a fibra de vidro em resina de poliéster, que é comumente referida como fibra de vidro. A fibra de vidro é leve, resistente à corrosão, econômica, de fácil processamento, possui boas propriedades mecânicas e possui mais de 50 anos de história.

O que é material compósito e sua aplicação?

Um material compósito é uma combinação de dois materiais com propriedades físicas e químicas diferentes. Quando combinados, eles criam um material especializado para fazer um determinado trabalho, por exemplo, tornar-se mais forte, mais leve ou resistente à eletricidade. Eles também podem melhorar a força e a rigidez.

O nylon é um material compósito?

O Nylon é um polímero mais complexo que o PP com grupos polares ligados à sua cadeia polimérica, o que confere ao Nylon uma natureza hidrofílica. Devido à natureza polar de ambos, espera-se que o Nylon e a madeira possam combinar com forte adesão resultando em um material compósito com maior rigidez e resistência.

Qual ​​é a diferença entre composto e mesclado?

Será que o compósito é uma mistura de diferentes componentes enquanto o blend é uma mistura de duas ou mais coisas.

O concreto é um polímero ou compósito?

O concreto polimérico é um material compósito no qual o agregado é unido em uma matriz com um aglutinante polimérico.

O que é fibra de carbono?

A fibra de carbono é feita de polímeros orgânicos, que consistem em longas cadeias de moléculas mantidas juntas por átomos de carbono. A maioria das fibras de carbono (cerca de 90%) são feitas a partir do processo de poliacrilonitrila (PAN). Uma pequena quantidade (cerca de 10%) é fabricada a partir do rayon ou do processo de piche de petróleo.

Os compósitos podem substituir o aço?

Os materiais compósitos são comumente usados ​​em estruturas que exigem um alto nível de desempenho mecânico. A sua elevada relação resistência/peso e rigidez/peso facilitou o desenvolvimento de estruturas mais leves, que muitas vezes substituem as estruturas metálicas convencionais.