Material compuesto,
sustancia obtenida por la combinación de dos o más materiales diferentes. Un
material compuesto puede presentar propiedades mecánicas y físicas especiales,
ya que combina las mejores propiedades de sus componentes y suprime sus
defectos. Por ejemplo, el plástico reforzado con fibra de vidrio combina la
alta resistencia de las delgadas fibras de vidrio con la ductilidad y la
resistencia química del plástico; sin embargo, la fragilidad que presentan las
fibras de vidrio aisladas no se manifiesta en el material compuesto. La
oportunidad para desarrollar productos para la industria del motor y la
ingeniería aeroespacial, así como otros usos recreativos, han mantenido el
interés en este tipo de materiales. Pero los materiales compuestos también se
utilizan en muchas otras aplicaciones, como en las obras públicas para
construir puentes o reforzar pilares, y en productos biomédicos, como las de
prótesis.
Los materiales
compuestos suelen elaborarse con fibras sintéticas integradas en una matriz,
material que las rodea y las fija. El tipo de material compuesto más utilizado
es el compuesto de matriz polímera que consiste en fibras de un material
cerámico, como el carbono o el vidrio, insertadas en una matriz plástica. Por
lo general, las fibras ocupan alrededor del 60% del volumen en los compuestos
de este tipo. También se utilizan matrices metálicas y cerámicas para sustituir
a la matriz plástica; así se obtienen materiales más específicos, llamados compuestos
de matriz metálica y compuestos de matriz cerámica respectivamente.
El componente fibroso
de refuerzo de estos materiales puede consistir en fibras continuas o en
segmentos cortos. Si se utilizan fibras cortas, éstas deben ser de mayor
diámetro. Se suelen utilizar fibras largas continuas para elaborar materiales
destinados a estructuras de alto rendimiento. La resistencia específica
(relación entre resistencia y densidad) y la rigidez específica (relación entre
elasticidad y densidad) de los compuestos de matriz polímera de fibras de
carbono continuas, por ejemplo, pueden ser muy superiores a las de muchas
aleaciones metálicas convencionales. Los compuestos también pueden tener otras
propiedades, como alta conductividad térmica o eléctrica o un bajo coeficiente
de dilatación. Además, de acuerdo a la orientación de las fibras o la forma en
que estén entretejidas en la matriz, pueden fabricarse con propiedades
estructurales específicas para usos concretos.
A pesar de presentar
ventajas considerables sobre los materiales convencionales, estos materiales
tienen algunos inconvenientes. Por ejemplo, los materiales compuestos de matriz
polímera y otros tienden a ser muy anisotrópicos, es decir, su resistencia,
rigidez y otras propiedades físicas son diferentes de acuerdo a la orientación
del material. Por ejemplo, si se fabrica un material compuesto de matriz
polímera de manera que queden paralelas todas las fibras, el material será muy
rígido en paralelo a las fibras, pero muy poco en perpendicular a ellas. Estas
propiedades anisotrópicas constituyen un reto importante para el diseñador que
utilice estos materiales en estructuras que apliquen fuerzas multidireccionales
a sus componentes. También es complicada la elaboración de uniones resistentes
entre piezas de material compuesto.
La utilización
generalizada de materiales compuestos no es posible aún debido a su elevado
coste de fabricación. En la actualidad el proceso de producción de estos
materiales es un proceso muy laborioso. Sin embargo, a medida que se desarrollen
y mejoren estas técnicas, será posible producir grandes volúmenes de materiales
compuestos con menor coste, lo que ampliará la utilización de estos materiales
en muchos otros campos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario