Técnologia dos Materiais MATERIAIS COMPÓSITOS Professor: Claudio Marques Schaeffer Eletromecânica I Alunos: Glauco Torri Josias Oliveira Michel Ribeiro Julio Felipe da Silva 1

Materiais Compósitos Material “composto” ou “compósito” é aquele que é resultado da combinação de dois ou mais materiais distintos em suas propriedades físicas. O objetivo desse tipo dessa combinação heterogênea é obtenção das características de seus componentes, para que apresente melhor desempenho estrutural em condições específicas de uso. 2

Estrutura: Os materiais que podem compor um material compósito podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforço: O material matriz é o que confere estrutura ao material compósito, preenchendo os espaços vazios que ficam entre os materiais reforços e mantendo-os em suas posições relativas. Os materiais reforços , também chamados de fase dispersa, são os que realçam propriedades mecânicas, eletromagnéticas ou químicas do material compósito como um todo. 3

Pode ainda surgir uma sinergia entre material matriz e materiais reforços que resulte, no material compósito final, em propriedades não existentes nos materiais originais

(a) Fibras Unidirecionais contínuas. (b) Fibras descontínua, orientadas aleatoriamente. (c) Fibras unidirecionais tecidas em orientação ortogonal.

Exemplos: Alguns exemplos são metais e polímero, metais e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas. Exemplos de Materiais Reforço: Fibras Orgânicas (nylon, poliéster) Fibra de vidro Fibra de carbono Fibra de titânio Fibra de Boro Fibras Cerâmicas Fibras de Carbeto de Silício Fibras de Alumina Fibras de Quartzo Fibras Metálicas Fibra de Aramida Madeira(serradura) Grafite Fibra de Basalto

Exemplos de Materiais Matriz: Matriz Polimérica Matriz Metálica Matriz Cerâmica

MATRIZ METÁLICA   Ligas metálicas leve, à base de alumínio, magnésio ou titânio. Fase de Reforço Partículas de Alumina 𝐴𝑙 2 𝑂 3 e de Carboneto de Silício (SiC) Fibras (de SiC, grafite e Alumina) Filamentos (de SiC ou Boro) As primeiras aplicações dos compósitos com matriz metálica foram estruturais nas industrias aeronáutica e aeroespacial, na forma de chapas ou peças forjadas, devido a necessidade de componentes leves e resistentes.

MATRIZ CERÂMICA   Materiais cerâmicos: são inerentemente resistentes à oxidação. Materiais de Reforço Fibras de vidro Fibras de carbono Fibras de carboneto de silício (SiC) Cerâmicas estão por toda parte, nos carros que dirigimos, nos edifícios que moramos e nas calçadas que pisamos. Elas são usadas até mesmo por dentistas em próteses, coroas, cimento e implantes dentários. Filtros de cerâmica feitos de porcelana porosa podem isolar micróbios e bactérias do leite e água potável, separar poeira de gases e remover partículas sólidas de líquidos.

MATRIZ POLIMÉRICA   Os compósitos com matriz de polímero são os mais comuns e podem ser reforçados com fibras de vidro, de carbono e aramida. Misturas imiscíveis com domínios macroscópicos. Matrizes elastoméricas Matrizes termoendureciveis Matrizes termoplásticas Matriz Polimérica Suporta as fibras, partículas ou folhas Absorve as deformações Conferem resistência quando em compressão

Características Gerais dos Compósitos Leveza e facilidade de transporte; Resistência química; Flexibilidade Arquitetônica; Durabilidade; Fácil Manutenção; Resistência Mecânica; Feito sob medida. Vantagens de Usar Materiais Compósitos Resistência ao impacto; Baixo coeficiente de fricção; Resistente a abrasão; Resistente a altas temperaturas; Diversos processos de Fabricação; Boa resistência química.​

Utilidade dos compósitos Por se tratar de um material com propriedades mecânicas maiores que de seus constituintes, tais como o aumento da rigidez, resistência, diminuição do peso, e a facilidade de confecção, a utilização dos compósitos está sendo cada vez maior.

Construções: Ultimamente os materiais mais utilizados na construção de edifícios com grande durabilidade são os compósitos poliméricos reforçados com fibras, o que têm possibilitado manutenções menos frequentes durante o ciclo de vida da estrutura.

Indústria naval e construção civil: A utilização de materiais compósitos reforçados em diversas aplicações destas indústrias naval e de construção civil tem aumentado continuamente nos últimos anos em comparação com os materiais tradicionais.

A utilização destes materiais quer na construção quer na reparação de pontes metálicas tem sido alvo de vários estudos com o objetivo de prolongar o seu ciclo de vida e aumentar os intervalos entre as manutenções deste tipo de infraestrutura bem como diminuir o tempo de paragem do tráfego nas mesmas durante a reparação.

Indústria bélica , com a produção de armamentos e em proteção balística , onde são fabricados capacetes, coletes de blindagem, e blindagem para carros de combates (carbono). Indústrias químicas e petrolíferas utilizam os compósitos na fabricação de estruturas tubulares cilíndricas , para o transporte de fluidos a altas temperaturas e pressões. Na medicina , vem sendo usado na confecção de próteses ortopédicas externas e internas (carbono).

Curiosidades: O corpo humano é um compósitos. Atualmente na bioengenharia os compósitos são usados na fabricação de próteses internas e externas. O Curauá, uma planta da Amazônia, conhecido pelo fato do seu uso ter sido empregado de forma artesanal, atualmente vem sendo usado em alternativa a fibra automobilística, pela pressão que a indústria automobilística sofre para produzir um carro biodegradável. As fibras são mais macias, leves e resistentes.