Materiais Compositos

I. INTRODUÇÃO

evido as suas propriedades físicas e químicas, muitas vezes não atendidas pelas ligas metálicas, cerâmicas ou polímeros, o materiais compósitos são uma alternativa no quesito durabilidade, resistência, e baixa densidade. De uma maneira geral, pode-se considerar um compósito como sendo qualquer material multifásico que exiba uma proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades. De acordo com esse princípio da ação combinada, melhores combinações de propriedades são criadas através de uma combinação judiciosa de dois ou mais materiais distintos.

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Victor Hugo B. de Magalhães, Universidade Federal do Pará (UFPA), Belém, Pará, Brasil, [e-mail]

II. COMPOSIÇÃO

Não uma definição clara para os materiais compósitos pelo fato dos mesmo possuírem pelo menos dois componentes ou duas fases, com propriedades físicas e químicas nitidamente distintas, em sua composição. Separadamente os constituintes do compósito mantém suas características, porém quando misturados eles formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles. compósitos. De uma maneira geral, pode-se considerar um compósito como sendo qualquer material multifásico que exiba uma proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades. Um dos componentes constitui a matriz que é a fase continua, que pode ser de natureza bem diversa, metálica, cerâmica, polimérica, sendo o outro componente as cargas ou reforços que constituem a fase dispersa como mostra a Fig.1.

Figura 1. Composição na maioria dos materiais compósitos

III. CLASSIFICAÇÃO

Os materiais compósitos são divididos em três principais classes, que são os compósitos reforçados com partículas, os compósitos reforçados com fibras e os compósitos estruturais; ainda, existem pelo menos duas subdivisões para cada uma delas. A fase dispersa para os compósitos reforçados com partículas tem eixos iguais (isto é, as dimensões das partículas são aproximadamente as mesmas em todas as direções); para os compósitos reforçados com fibras, a fase dispersa tem a geometria de uma fibra (isto é, uma grande razão entre o comprimento e o diâmetro). Os compósitos estruturais são combinações de compósitos e materiais homogêneos. A discussão desses tópicos serão realizadas no decorrer deste trabalho.

III.I. COMPÓSITOS REFORÇADOS POR PARTÍCULAS

Nessa classificação, temos duas subclassificações, são elas, os compósitos com partículas grandes e os compósitos reforçados por dispersão. O que distingue essas subclassificações entre sí, é o mecanismo do reforço ou aumento da resistência. O termo "grande" é usado para indicar que as interações partícula matriz não podem ser tratadas no nível ou ponto de vista atômico ou molecular; em vez disso é empregada a mecânica do contínuo. Para a maioria desses compósitos, a fase particulada é mais dura e mais rígida do que a matriz. Essas partículas de reforço tendem a restringir o movimento da fase matriz na vizinhança de cada partícula. Essencialmente, a matriz transfere parte da tensão aplicada às partículas, as quais suportam uma fração da carga. O grau de reforço ou melhoria do comportamento mecânico depende de uma ligação forte na interface matriz-partícula.

COMPÓSITOS REFORÇADOS POR PARTÍCULAS GRANDES

Alguns materiais poliméricos aos quais foram adicionados alguma espécie de enchimentos são, na realidade, compósitos com partículas grandes. Os enchimentos modificam e(ou) melhoram as propriedades do material e/ou substituem parte do volume do polímero por um material mais barato. Um compósito com partículas grandes que nos é familiar é o concreto, que é composto por cimento (a matriz), e areia e brita (os particulados).

Fígura 2. Fase de mistura dos componentes para formar o concreto.

O concreto é um compósito comum, feito com partículas grandes, onde as fases matriz e dispersa são compostas por materiais cerâmicos.. Em sentido mais amplo, o termo concreto subentende um material compósito que consiste em um agregado de partículas ligadas umas às outras em um corpo sólido através de algum tipo de meio de ligação, isto é, um cimento. Essa composição, proporciona um material altamente resistente a fatores externos e tensão, isso porque as moléculas de cimento preenchem e se ligam perfeitamente com a brita, não deixando interstícios, garantindo as propriedades acima citadas

III. II COMPÓSITOS REFORÇADOS POR DISPERÇÃO

A fase dispersa pode ser metálica ou não-metálica; são muito utilizados os materiais à base de óxidos . Novamente, o mecanismo de aumento de resistência envolve interações entre as partículas e as discordâncias no interior da matriz, como ocorre com o endurecimento por precipitação. O efeito do reforço por dispersão não é tão pronunciado como o efeito devido ao endurecimento por precipitação, entretanto, o aumento de resistência é mantido a temperaturas elevadas e por períodos de tempo prolongados, pois as partículas dispersas são escolhidas de modo tal a não serem reativas com a fase matriz. Para as ligas endurecidas por precipitação, o aumento na resistência pode desaparecer com a realização de um tratamento térmico, como consequência de um crescimento do precipitado ou da dissolução da fase precipitada.

IV. COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS

• Dentre as demais propriedades dos compósitos, os reforçados com fibras são destaque. Os objetivos de projeto dos compósitos reforçados com fibras incluem com frequência resistência e/ou rigidez