¿Qué es el material compuesto? - Definición y tipos

¿Qué son los materiales compuestos?

Un material compuesto es una combinación de dos materiales con diferentes propiedades físicas y químicas. Cuando se combinan, crean un material que se especializa para hacer un trabajo determinado, por ejemplo, volverse más fuerte, más liviano o resistente a la electricidad. También pueden mejorar la fuerza y ​​la rigidez.

El motivo de su uso frente a los materiales tradicionales es que mejoran las propiedades de sus materiales base y son aplicables en multitud de situaciones.

Estos materiales constituyentes tienen propiedades químicas o físicas notablemente disímiles y se fusionan para crear un material con propiedades, a diferencia de los elementos individuales. Dentro de la estructura terminada, los elementos individuales permanecen separados y distintos, distinguiendo los compuestos de las mezclas y las soluciones sólidas.

Los materiales compuestos de ingeniería típicos incluyen:

• Hormigón armado y mampostería
• Madera compuesta como madera contrachapada
• Plásticos reforzados, como polímero reforzado con fibra o fibra de vidrio
• Compuestos de matriz cerámica (matrices compuestas de cerámica y metal)
• Compuestos de matriz metálica
• y otros materiales compuestos avanzados

Hay varias razones por las que se pueden favorecer los nuevos materiales. Los ejemplos típicos incluyen materiales que son menos costosos, más livianos, más fuertes o más duraderos en comparación con los materiales comunes.

Más recientemente, los investigadores también han comenzado a incluir activamente la detección, la actuación, el cálculo y la comunicación en compuestos, que se conocen como materiales robóticos.

Los materiales compuestos generalmente se usan para edificios, puentes y estructuras como cascos de botes, paneles de piscinas, carrocerías de autos de carreras, cabinas de ducha, bañeras, tanques de almacenamiento, imitación de granito, fregaderos de mármol cultivado y encimeras. También se utilizan cada vez más en aplicaciones automotrices generales.

Los ejemplos más avanzados funcionan de forma rutinaria en naves espaciales y aeronaves en entornos exigentes.

¿Qué son los compuestos?

Un compuesto es un material que se produce a partir de dos o más materiales constituyentes. Estos materiales constituyentes tienen propiedades químicas o físicas notablemente diferentes y se fusionan para crear un material con propiedades, a diferencia de los elementos individuales.

En pocas palabras, los compuestos son una combinación de componentes. En nuestra industria, los composites son materiales fabricados mediante la combinación de dos o más elementos naturales o artificiales (con diferentes propiedades físicas o químicas) que son más fuertes como equipo que como jugadores individuales.

Los materiales componentes no se mezclan por completo ni pierden sus identidades individuales; combinan y aportan sus rasgos más útiles para mejorar el resultado o producto final. Los compuestos generalmente se diseñan con un uso particular en mente, como mayor resistencia, eficiencia o durabilidad.

¿De qué están hechos los compuestos?

Los compuestos, también conocidos como compuestos de polímero reforzado con fibra (FRP, por sus siglas en inglés), están hechos de una matriz de polímero que se refuerza con una fibra artificial, artificial o natural (como vidrio, carbono o aramida) u otro material de refuerzo.

La matriz protege las fibras del daño ambiental y externo y transfiere la carga entre las fibras. Las fibras, a su vez, brindan resistencia y rigidez para reforzar la matriz y ayudarla a resistir grietas y fracturas.

En muchos de los productos de nuestra industria, la resina de poliéster es la matriz y la fibra de vidrio es el refuerzo. Pero en los compuestos se utilizan muchas combinaciones de resinas y refuerzos, y cada material contribuye a las propiedades únicas del producto terminado:la fibra, poderosa pero quebradiza, proporciona resistencia y rigidez, mientras que la resina más flexible proporciona forma y protege la fibra.

Los compuestos de FRP también pueden contener rellenos, aditivos, materiales de núcleo o acabados superficiales diseñados para mejorar el proceso de fabricación, la apariencia y el rendimiento del producto final.

Compositos naturales y sintéticos

Los materiales compuestos pueden ser naturales o sintéticos. La madera, un compuesto natural, es una combinación de celulosa o fibra de madera y una sustancia llamada lignina. Las fibras dan a la madera su fuerza; La lignina es la matriz o pegamento natural que lo une y estabiliza. Otros compuestos son sintéticos (hechos por el hombre).

El contrachapado es un compuesto artificial que combina materiales naturales y sintéticos. Las capas delgadas de chapa de madera se adhieren entre sí para formar láminas laminadas planas que son más fuertes que la madera natural.

¿Son los plásticos compuestos?

No todos los plásticos son compuestos. De hecho, la mayoría de los plásticos utilizados en juguetes, botellas de agua y otros artículos familiares no son compuestos. Son plásticos puros. Sin embargo, muchos tipos de plásticos pueden reforzarse para hacerlos más fuertes. Esta combinación de plástico y refuerzo puede crear algunos de los materiales más fuertes y versátiles (por su peso) que la tecnología haya desarrollado jamás.

Las resinas poliméricas (como poliéster, viniléster, epoxi o fenol) a veces se denominan plástico.

breve historia

La gente ha usado compuestos durante miles de años. 3400 aC Los primeros compuestos hechos por el hombre fueron hechos por los mesopotámicos en Irak. La antigua sociedad pegaba tiras de madera una encima de la otra en diferentes ángulos para hacer madera contrachapada.

Después de esto, los egipcios comenzaron alrededor de 2181 a. C. a hacer máscaras mortuorias de lino o papiro empapado en yeso. Posteriormente, ambas sociedades comenzaron a reforzar sus materiales con paja para fortalecer los adobes, la cerámica y las embarcaciones.

En 1200 d. C., los mongoles comenzaron a construir arcos compuestos, que en ese momento eran increíblemente efectivos. Estos estaban hechos de madera, tendones de ganado, cuerno, bambú, hueso y seda unidos con resina de pino.

Después de la revolución industrial, las resinas sintéticas tomaron forma sólida a través de la polimerización. En la década de 1900, este nuevo conocimiento de los productos químicos condujo a la fabricación de varios plásticos como el poliéster, el fenol y el vinilo. Luego comenzó el desarrollo de los plásticos, la baquelita fue fabricada por el químico Leo Baekeland. El hecho de que no condujera la electricidad y fuera resistente al calor significaba que podría usarse ampliamente en muchas industrias.

La década de 1930 fue un momento increíblemente importante para el avance de los compuestos. La fibra de vidrio fue introducida por Owens Corning, quien también fundó la primera industria de polímeros reforzados con fibra (FRP). Las resinas desarrolladas durante este período se utilizan hasta el día de hoy, y las resinas de poliéster insaturadas se patentaron en 1936. Dos años más tarde, se dispuso de sistemas de resinas más potentes.

La primera fibra de carbono se patentó en 1961 y luego estuvo disponible comercialmente. A mediados de la década de 1990, los compuestos se hicieron cada vez más populares en los procesos de fabricación y construcción debido a su costo relativamente bajo en comparación con los materiales utilizados anteriormente.

Los compuestos de un Boeing 787 Dreamliner a mediados de la década de 2000 corroboraron su uso para aplicaciones de alta resistencia.

Diferentes Tipos de materiales compuestos

Algunos materiales compuestos comunes incluyen:

• Compuesto de matriz cerámica :Cerámica extendida en una matriz cerámica. Son mejores que las cerámicas normales, ya que son resistentes a los choques térmicos y a las fracturas
• Compuesto de matriz metálica :Un metal esparcido a lo largo de una matriz
• Hormigón armado :Hormigón reforzado con un material con alta resistencia a la tracción, como barras de refuerzo de acero
• Hormigón reforzado con fibra de vidrio :Hormigón que se vierte en una estructura de fibra de vidrio con alto contenido de zirconio
• Hormigón translúcido: Hormigón que encierra fibras ópticas
• Madera de ingeniería: Madera fabricada combinada con otros materiales baratos. Un ejemplo sería el tablero de partículas. En este compuesto también se puede encontrar un material especial como el revestimiento
• Contrachapado: Madera de ingeniería pegando muchas capas delgadas de madera juntas en diferentes ángulos
• Bambú diseñado :Tiras de fibra de bambú pegadas entre sí para hacer una tabla. Este es un compuesto útil debido al hecho de que tiene mayor resistencia a la compresión, a la tracción y a la flexión que la madera
• Parquet: Un cuadrado de muchas piezas de madera ensambladas a menudo de madera dura. Se vende como pieza decorativa
• Compuesto de madera y plástico :Ya sea fibra de madera o harina moldeada en plástico
• Fibra de madera unida con cemento :Piezas de madera mineralizada fundidas en cemento. Este compuesto tiene propiedades aislantes y acústicas
• Fibra de vidrio: Fibra de vidrio combinada con un plástico relativamente económico y flexible
• Polímero reforzado con fibra de carbono :Fibra de carbono engastada en plástico que tiene una alta relación resistencia-peso
• Panel sándwich :una variedad de compuestos que se superponen en capas
• Panal de abeja compuesto :Una selección de compuestos en muchos hexágonos para formar una forma de panal.
• Papel maché :Papel encuadernado con adhesivo. Estos se encuentran en la artesanía
• Papel plastificado :Papel recubierto de plástico para mejorar la durabilidad. Un ejemplo de dónde se usa esto es en los naipes
• Espumas sintácticas :Materiales ligeros creados rellenando metales, cerámicas o plásticos con microglobos. Estos globos están hechos con vidrio, carbón o plástico

Beneficios de los compuestos

Los compuestos han impregnado nuestra vida cotidiana:se utilizan en los automóviles que conducimos, los palos de golf que jugamos, las tuberías que eliminan las aguas residuales de nuestros vecindarios y mucho más. Algunas aplicaciones, como los cohetes espaciales, probablemente no despegarían sin los materiales compuestos.

Los compuestos ofrecen muchos beneficios. Las claves entre ellas son la fuerza, el peso ligero, la resistencia a la corrosión, la flexibilidad del diseño y la durabilidad.

• Fuerte. Por libra, los compuestos son más fuertes que otros materiales como el acero. Los dos componentes principales de los compuestos (fibras y resinas) contribuyen a su resistencia. Las fibras soportan la carga, mientras que las resinas distribuyen el peso por toda la pieza compuesta según sea necesario.
• Ligero. Los compuestos son livianos en comparación con la mayoría de las maderas y metales. Pero, ¿por qué es mejor más ligero? El menor peso contribuye a la eficiencia del combustible en automóviles y aviones. Y los objetos más livianos, desde postes de servicios públicos hasta cubiertas de puentes, son más fáciles de transportar e instalar.
• Resistente. Los compuestos resisten el daño del clima y los productos químicos agresivos que pueden corroer otros materiales. Eso los convierte en buenas opciones para aplicaciones que enfrentan una exposición constante al agua salada, productos químicos tóxicos, fluctuaciones de temperatura y otras condiciones severas.
• Flexible. Se puede utilizar una amplia gama de combinaciones de materiales en compuestos, lo que permite flexibilidad en el diseño. Los materiales se pueden personalizar para adaptarse a las especificaciones únicas de cada aplicación. Los compuestos también se pueden moldear fácilmente en formas complicadas.
• Duradero. En pocas palabras, ¡los composites duran! Las estructuras realizadas con composites tienen una larga vida y requieren poco mantenimiento. Muchos productos fabricados con compuestos, como los barcos, han estado en servicio durante más de medio siglo.

¿Por qué usar Composites?

El ahorro de peso es una de las principales razones para utilizar materiales compuestos en lugar de materiales convencionales para los componentes. Si bien los compuestos son más livianos, también pueden ser más fuertes que otros materiales. Por ejemplo, las fibras de carbono reforzadas pueden ser hasta cinco veces más resistentes que el acero de grado 1020 y solo una quinta parte del peso, lo que las hace perfectas para fines estructurales.

Otra ventaja de utilizar un material compuesto sobre un tipo de material convencional es la resistencia térmica y química, así como las propiedades de aislamiento eléctrico. A diferencia de los materiales tradicionales, los compuestos pueden tener múltiples propiedades que a menudo no se encuentran en un solo material.

Los materiales compuestos reforzados con fibra, como el plástico reforzado con fibra (materiales compuestos GRP), se utilizan cada vez más en el desarrollo y la fabricación de productos finales para su comercialización.

Ejemplos de usos compuestos:

• Equipo eléctrico
• Estructuras aeroespaciales
• Infraestructura
• Tuberías y depósitos
• Las casas se pueden enmarcar con vigas laminadas de plástico

Preguntas frecuentes

¿Qué es el material compuesto?

Un material compuesto es una combinación de dos materiales con diferentes propiedades físicas y químicas. Cuando se combinan, crean un material que se especializa para hacer un trabajo determinado, por ejemplo, volverse más fuerte, más liviano o resistente a la electricidad. También pueden mejorar la fuerza y ​​la rigidez.

¿Qué es un compuesto?

Un compuesto es un material que se produce a partir de dos o más materiales constituyentes. Estos materiales constituyentes tienen propiedades químicas o físicas notablemente diferentes y se fusionan para crear un material con propiedades, a diferencia de los elementos individuales.

¿Cuáles son los ejemplos de Materiales Compuestos?

Los ejemplos de materiales de construcción compuestos incluyen hormigón, plásticos reforzados, cemento, hormigón reforzado con acero y vigas de madera compuestas. Estos materiales son generalmente duraderos y resistentes.

¿Cuál es un ejemplo de materiales compuestos?

Ejemplos de materiales compuestos:

• Ladrillos de barro. Qué mejor manera de introducir composites que hablando de ladrillos de barro
• Madera. La madera (y los árboles, por supuesto) existen desde hace miles de años.
• Fibra de vidrio.
• Concreto Translúcido.
• Concreto absorbente.
• Kevlar.
• Fibra de Carbono.
• Pykrete.

¿Cuáles son los 4 tipos de composites?

Los compuestos generalmente se clasifican por el tipo de material utilizado para la matriz. Las cuatro categorías principales de compuestos son compuestos de matriz polimérica (PMC), compuestos de matriz metálica (MMC), compuestos de matriz cerámica (CMC) y compuestos de matriz de carbono (CAMC).

¿Cuáles son los principales tipos de materiales compuestos?

Hay muchos tipos de materiales compuestos, como plástico reforzado con fibra de carbono, aluminio reforzado con fibra de vidrio, compuestos con nanotubos de carbono y muchos más. Otros tipos de compuestos incluyen compuestos de matriz metálica y de matriz cerámica.

¿El compuesto está hecho de plástico?

No todos los plásticos son compuestos. Esta combinación de plástico y refuerzo puede producir algunos de los materiales más fuertes y versátiles (por su peso) jamás desarrollados por la tecnología. Las resinas poliméricas (como poliéster, viniléster, epoxi o fenólicas) a veces se denominan plástico.

¿Qué es un ejemplo compuesto?

En matemáticas, los números compuestos se pueden definir como los números enteros que tienen más de dos factores. Los números enteros que no son primos son números compuestos porque son divisibles por más de dos números. Por ejemplo, 4, 6, 8, 9 y 10 son los primeros números compuestos.

¿Qué se utilizan los composites?

Los compuestos ahora se utilizan en aplicaciones de vehículos y equipos, incluidos paneles, marcos, componentes interiores y otras partes. Algunas aplicaciones de infraestructura compuesta incluyen edificios, carreteras, puentes y pilotes.

¿Cuál es la diferencia entre polímero y composite?

Sin embargo, según la literatura disponible, la diferencia clave entre la mezcla de polímeros y el compuesto es que la mezcla de polímeros se compone de la mezcla de dos o más polímeros para obtener una sola fase, mientras que el compuesto se compone de una combinación de dos o más elementos. dando como resultado un sistema multifase y multicomponente.

¿Cuáles son los 2 componentes de los materiales compuestos?

Los materiales compuestos se crean a partir de materiales individuales. Estos materiales individuales se conocen como materiales constituyentes y existen dos categorías principales de ellos. Uno es la matriz (aglomerante) y el otro es el refuerzo.

¿Los ladrillos son compuestos?

Algunos ejemplos de compuestos incluyen ladrillo, fibra de vidrio, fibra de carbono, hormigón, madera contrachapada y Kevlar.

¿Por qué se utilizan materiales compuestos?

La mayor ventaja de los materiales compuestos es la resistencia y la rigidez combinadas con la ligereza. Al elegir una combinación adecuada de refuerzo y material de matriz, los fabricantes pueden producir propiedades que se ajustan exactamente a los requisitos de una estructura particular para un propósito particular.

¿Cuáles son las desventajas de los materiales compuestos?

Desventajas:

• PRFV.
• Material caro.
• Se requiere un proceso de fabricación especializado.
• Se necesita molde de alta calidad.
• FIBRA DE CARBONO.
• Material muy caro.
• Solo disponible en negro.
• Se requieren procesos de fabricación altamente especializados.

¿Cuál es la diferencia entre composite y aleación?

Tanto las aleaciones como los compuestos son una mezcla de diferentes elementos. La principal diferencia entre las aleaciones y los compuestos está en las composiciones de los dos materiales. Una aleación debe tener al menos un metal en su composición, mientras que los compuestos no tienen componentes metálicos.

¿Qué es la fibra en materiales compuestos?

En un compuesto, la fibra, mantenida en su lugar por la matriz de resina, contribuye a la resistencia a la tracción, lo que mejora las propiedades de rendimiento en la pieza final, como la resistencia y la rigidez, al tiempo que minimiza el peso.

¿Cuáles son las ventajas de los materiales compuestos?

Otras ventajas clave incluyen:

• Como precisión dimensional moldeada. Tolerancia estrecha, molduras repetibles.
• Resistencia química.
• Piezas y funciones consolidadas.
• Resistencia a la corrosión.
• Flexibilidad de diseño.
• Duradero.
• Módulo de flexión alto para transportar cargas exigentes. Alta resistencia al impacto.
• Alto rendimiento a temperaturas elevadas.

¿La madera contrachapada es un material compuesto?

La madera contrachapada es en sí misma una forma básica de compuesto, creada al laminar láminas delgadas de madera para crear un producto final más grueso y resistente.

¿Es el hormigón un compuesto?

El concreto es un material compuesto compuesto de agregados finos y gruesos unidos con un cemento fluido (pasta de cemento) que se endurece (cura) con el tiempo. El hormigón es la segunda sustancia más utilizada en el mundo después del agua y es el material de construcción más utilizado.

¿Cuántos tipos de materiales compuestos existen?

Hay tres tipos principales de materiales de matriz compuesta:Matriz cerámica:los compuestos de matriz cerámica (CMC) son un subgrupo de materiales compuestos. Se componen de fibras cerámicas incrustadas en una matriz cerámica, formando así un material cerámico reforzado con fibra cerámica (CFRC).

¿Es la fibra de vidrio un compuesto?

El material compuesto más utilizado es la fibra de vidrio en resina de poliéster, comúnmente denominada fibra de vidrio. La fibra de vidrio es liviana, resistente a la corrosión, económica, fácil de procesar, tiene buenas propiedades mecánicas y tiene más de 50 años de historia.

¿Qué es el material compuesto y su aplicación?

Un material compuesto es una combinación de dos materiales con diferentes propiedades físicas y químicas. Cuando se combinan, crean un material que se especializa para hacer un trabajo determinado, por ejemplo, volverse más fuerte, más liviano o resistente a la electricidad. También pueden mejorar la fuerza y ​​la rigidez.

¿Es el nailon un material compuesto?

El nailon es un polímero más complejo que el PP con grupos polares unidos a su cadena polimérica, lo que le da al nailon una naturaleza hidrófila. Debido a la naturaleza polar de ambos, se espera que el nailon y la madera se combinen con una fuerte adherencia, lo que da como resultado un material compuesto con mayor rigidez y resistencia.

¿Cuál es la diferencia entre composite y blend?

Es que composite es una mezcla de diferentes componentes mientras que blend es una mezcla de dos o más cosas.

¿El hormigón es un polímero o un compuesto?

El hormigón polimérico es un material compuesto en el que los áridos se unen en una matriz con un aglomerante polimérico.

¿Qué es la fibra de carbono?

La fibra de carbono está hecha de polímeros orgánicos, que consisten en largas cadenas de moléculas unidas por átomos de carbono. La mayoría de las fibras de carbono (alrededor del 90%) están hechas del proceso de poliacrilonitrilo (PAN). Una pequeña cantidad (alrededor del 10 %) se fabrica a partir de rayón o del proceso de brea de petróleo.

¿Pueden los compuestos reemplazar al acero?

Los materiales compuestos se utilizan comúnmente en estructuras que exigen un alto nivel de rendimiento mecánico. Su alta relación resistencia-peso y rigidez-peso ha facilitado el desarrollo de estructuras más ligeras, que a menudo reemplazan a las estructuras metálicas convencionales.