Materiais Compósitos

Materiais compósitos

By Toneca | Studymode.com

Materiais Compósitos:

Aplicação à Indústria Aeroespacial

Na natureza, podemos perceber que todos os materiais biológicos são compósitos, sem excepção. Exemplos encontrados de compósitos naturais incluem madeira, em que a matriz de lignina é reforçada com fibras celulósicas, e ossos, em que a matriz composta por minerais é reforçada com fibras colagéneas. Desde a Antiguidade encontramos exemplos de compósitos feitos pelo homem, como adobes reforçados com palha para evitar a quebra da argila, e o uso de colmos de bambu no reforço de adobe e lama em paredes no Peru e China. (HIDALGO-LÓPES, 2003:163)

Marco António da Cruz Simões

Monografia de

Desenvolvimento de Materiais Porosos Avançados

Mestrado em Química

Évora 2013

MATERIAIS COMPÓSITOS 1. Introdução

A diversidade de materiais actualmente disponíveis para o uso na indústria tem sido extraordinariamente grande, existindo por isso materiais cada vez mais especializados para aplicações específicas. Os materiais compósitos representam um caso de particular importância dentro de determinadas áreas, tais como, militar, espacial, aeronáutico entre outras. Os constantes avanços tecnológicos permitem diminuir os custos de processamento das matérias-primas garantindo desta forma um melhor aproveitamento das vantagens dos materiais não tradicionais. Prevêem-se que estes materiais, para além de continuarem a ter uma aplicação privilegiada em novos mercados substituam também, de uma forma crescente, os materiais tradicionais. Os compósitos são originários das primeiras sociedades agrícolas e de certa forma foram esquecidos durante séculos. Overdadeiro reaparecimento destes materiais começou com o uso de estruturas compósitas leves, para muitas soluções técnicas, durante a segunda metade do século XX. Inicialmente eram utilizados em aplicações eléctricas devido às suas propriedades electromagnéticas. Nas décadas de 80 e 90, o uso de compósitos tornou-se muito comum para melhorar o desempenho de veículos espaciais e aviões militares. A crescente preocupação com o ambiente (o aparecimento da designação Química Verde) e com a redução de custos de fabrico, em conjunto com a reintrodução das fibras naturais nas tecnologias de compósitos reforçados, deu origem a novos desenvolvimentos no uso destes materiais, nomeadamente na protecção do Homem em incêndios e em áreas militares.

Fig.1 - Capacete militar em compósito de baixo peso / Partes do interior de um Mercedes Classe A

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Com o avanço tecnológico os requisitos exigidos aos materiais comuns mudaram, o que levou ao aparecimento de compósitos capazes de corresponder às novas necessidades. O sucesso de compósitos nas diversas aplicações depende da facilidade de acesso e aplicação das técnicas de fabrico exigidas por cada sector industrial. Cada vez mais, o fabrico de compósitos constitui um procedimento que pretende atingir valores optimizados em parâmetros como a forma, massa, força, durabilidade, rigidez e custos. Assim, o crescente desenvolvimento de novas tecnologias de fabrico de compósitos é acompanhado pela alteração e melhoramento destes mesmos parâmetros a fim de atingir a perfeição. Actualmente, os mercados de materiais compósitos estão cada vez mais difundidos. Estudos recentesmostram que o maior mercado continua a ser o dos transportes (31%), mas o de construção civil (19,7%), da marinha (12,4%), de equipamentos eléctrico/electrónico (9,9%), produtos de consumo (5,8%), aparelhos e equipamentos comerciais são também mercados em grande expansão. O mercado aeroespacial e de aeronaves representam apenas 0,8 % o que é surpreendente tendo em conta a sua importância na origem dos compósitos mas é um dos mercados em crescendo e que proporciona grande futuro para aplicação de materiais compósitos.

2. Definição e Composição de Material Compósito

Os materiais compósitos não têm uma definição universalmente aceite. Os materiais compósitos podem ser definidos, de uma forma geral, como misturas (ao nível macroscópico) não solúveis de dois ou mais constituintes com distintas composições, estruturas e propriedades que se combinam e, em que um dos materiais garante a ligação (matriz) e o outro, a resistência (reforço). Têm sido desenvolvidas técnicas de fabrico destes materiais de modo a substituir as ligas metálicas, cerâmicas e poliméricas de forma a atender as novas exigências tecnológicas dando origem a uma nova geração de materiais com as melhores propriedades mecânicas. Os compósitos existem em diferentes formas mas, normalmente, os mais usuais são os materiais constituídos por um reforço de fibra embutido numa matriz polimérica. Um exemplo comum de material compósito é o betão armado, que não é tão frágil como o cimento, e não corrói tão facilmente como o aço.

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Fig.2 - Esquematização genérica de um material compósito.

3. Classificação dos Compósitos

Tipicamente, oscompósitos são classificados pelo material que forma a matriz que é a fase contínua, e este envolve a outra fase, chamada de reforço ou fase dispersa. As propriedades dos compósitos dependem de propriedades físicas e de factores inerentes às fases constituintes, como as suas quantidades relativas e a geometria da fase dispersa.

a)Concentração b)Tamanho c)Forma d)Distribuição e)Orientação Fig.3 - Factores de que dependem as propriedades dos compósitos.

A fase matriz pode ser um metal, um polímero ou um cerâmico, que confere estrutura ao material compósito preenchendo os espaços vazios que ficam no reforço e mantendo-o assim na sua posição. A fase dispersa ou reforço existe em diversas formas, sendo a classificação mais geral feita em três categorias: compósitos particulados, compósitos de fibras descontínuas (whiskers) e compósitos de fibras contínuas. No geral, os constituintes do reforço dos

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