Materiais Compósitos

Conceito de Materiais Compósitos

Compósitos são materiais cuja estrutura é constituída por uma combinação de dois ou mais produtos não solúveis entre si. Um dos seus produtos é denominado por fase de reforço e o outro produto é chamado de matriz. Estes dois componentes que constituem o compósito vão ter diferentes funções no que diz respeito às características que o compósito final vai obter. A componente da matriz de um compósito tem como função a proteção do reforço contra o meio envolvente, manter a posição deste e proteger o compósito durante o manuseamento. O material de reforço confere a resistência ao compósito. As propriedades dos compósitos dependem quer da natureza dos materiais usados quer do grau de ligação entre eles através da interface.

Tipos de Compósitos

Existem diferentes tipos de material que podem constituir a matriz dos compósitos. Se a matriz for constituída por um polímero, termoendurecível e/ou termoplástico, esta é denominada por matriz polimérica. No caso do material da matriz ser constituído por uma liga leve de alumínio, ligas de magnésio ou ligas de titânio, a matriz é denominada por matriz metálica. Se a matriz do compósito for constituída por carbonetos e nitretos denomina-se por matriz cerâmica. A matriz de um compósito pode ainda ser constituída por um outro material, o carbono.

Relativamente ao outro componente do compósito, o material de reforço, este pode ser um material inorgânico (vidros e carbonos), orgânico (aramidas e poliamidas), metálicos (boro, alumínio, etc.) e cerâmicos (carbonetos e nitretos).

Compósitos de Matriz Polimérica

–  Fibra de Vidro

É o material compósito produzido basicamente a partir de uma resina poliéster ou outro tipo de resina, sendo esta a matriz, reforçada com pequenas partículas de vidro, isto é, o material de reforço e posterior aplicação de uma substância catalisadora de polimerização.

O material resultante é geralmente resistente, possuindo excelentes propriedades mecânicas e baixa densidade.

Este tipo de material permite produzir peças com grande variedade de formatos e tamanhos, tais como cascos e hélices de barcos, fuselagens de aviões, caixas de água, piscinas, pranchas de surf, recipientes de armazenamento, peças para inúmeros fins industriais em diversos ramos de atividade, carroçarias de automóveis, na construção civil e muitas outras aplicações.

Existem algumas características que fazem com que este material possua uma vasta utilidade para o Homem. É um material extremamente leve, de elevada resistência mecânica, é incombustível e um bom isolante térmico e elétrico.

–  Fibras de Carbono

Este compósito tem como material de matriz uma resina polimérica designada por epóxi e como material de reforço a fibra de carbono.

Devido à sua resistência mecânica e térmica e também devido á sua leveza, este compósito apresenta diversas utilizações.

É muito utilizado em acessórios de desporto tais como tacos de golf, sticks de hóquei, proteções de joelhos e cotovelos, capacetes, skis, pranchas, remos e também é utilizado na construção de veículos, como por exemplo, em carros, motas, barcos e aeronaves.

–  Fibras de Aramida

Este compósito é constituído por uma matriz polimérica de epóxi e por um material de reforço, a fibra de aramida.

Trata-se de uma fibra com elevada resistência mecânica e muito leve. É resistente ao calor e pode ser até sete vezes mais resistente do que o aço, por unidade de peso.

Assim, este compósito torna-se extremamente útil no fabrico de artigos de segurança, como por exemplo, cintos de segurança, cordas e coletes à prova de balas. Este compósito também é utilizado em construções aeronáuticas, velas de barcos e raquetes de ténis. São materiais muito usados em objetos que estão sujeitos a condições extremas de força e pressão devido às características que possuem.

Compósitos de Matriz Metálica e Cerâmica

Existem outros tipos de compósitos cujo material da matriz pode ser de origem metálica ou cerâmica, no entanto, o uso destes compósitos é mais reduzido comparando com o uso dos compostos poliméricos. Isto deve-se ao facto de ser economicamente mais rentável a produção de compósitos poliméricos e, uma vez que as características destes não diferem muito das características dos compósitos cerâmicos e metálicos e, portanto, opta-se por utilizar o material com a melhor relação utilidade/preço.

Embora sejam utilizados em reduzido número, os compósitos metálicos e cerâmicos também estão presentes no dia-a-dia.

Os compósitos cerâmicos têm uma elevada resistência ao calor onde são capazes de suportar temperaturas até 3000ºC, são quimicamente inertes e têm uma melhor resistência à erosão, daí serem utilizados em ferramentas de corte.

Os compósitos metálicos, por sua vez, são materiais com elevada resistência, por vezes mesmo superior a alguns compósitos poliméricos e, assim sendo são muito usados na indústria aeronáutica e na indústria de energia.

As matrizes cerâmicas podem ser carboneto de silício, carboneto de boro ou nitreto de alumínio e o reforço pode ser, entre outros, a alumina.

A matriz metálica mais usual é a matriz de alumínio.