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Materiales Compuestos

MATERIALES COMPUESTOS

El mundo actual está lleno de información, nos bombardean constantemente sobre nuevos dispositivos móviles, sus fichas técnicas, sus ventajas etc… y sus materiales. Estos materiales en muy pocos casos se tratan de materiales puros, solo en el caso de conductores eléctricos normalmente se usan materiales puros para mejorar las características técnicas del material sin desfavorecer otra característica.

Por tanto sacamos en claro que un material compuesto emana de la mezcla de dos materiales sin reacción entre ellos, con el objetivo de conseguir unas características que la naturaleza por sí misma no es capaz de ofrecernos con ningún material descubierto hasta ahora.

Cada uno de estos componentes recibe un nombre dependiendo de su proporción y de su misión:

  1. Matriz, que se presenta una fase continua y actúa como enlace. Por ejemplo el cemento. Su misión principal es definir las propiedades físico-químicas y transmitir las cargas al refuerzo.
  2. Refuerzo que presenta una fase discontinua y es el encargado de resistir los esfuerzos. Siguiendo el mismo ejemplo el árido en el hormigón. Las más empleadas en la actualidad son el vidrio, carbono y aramida.

01-matriz-y-refuerzo

Ahora pasaremos a clasificar los diferentes tipos de matriz y de refuerzos:

 

  • Tipos de matriz

  1. Matriz metálica MMC en ingles Metal matrix composites
  2. Matriz cerámica CMC en ingles Metal matrix composites
  3. Matriz de carbón
  4. Matriz orgánica RP en inglés Reinforced plastics
  • Tipos de refuerzo

  1. Fibras: elementos de gran longitud y escaso espesos manteniendo la relación Longitud/diámetro>100
  2. Cargas: las demás que se usan cuando el elemento no tiene una gran competencia en la estructura.

A continuación explicaremos de una manera más extensa un tipo de refuerzo como es la fibra de carbono, como trabaja y por qué se usa en la actualidad.

La estructura atómica de la fibra de carbono consiste en un patrón hexagonal de átomos de carbono, muy similar al grafito. Indirectamente estamos diciendo que una mina de un lápiz es un elemento muy resistencia cuando por experiencia hemos comprobado que estas se parten al menor esfuerzo tanto en compresión como a cortante.

fibradecarbono

La diferencia entre ambos materiales se da en la forma en que se entrecruzan las láminas de grafito para formar la fibra de carbono que son largas y delgadas, de manera que tienen una mayor resistencia.  De esto anterior podemos sacar en claro que la fibra de carbono no tiene forma sino que es un material amorfo y esta disposición al azar produce una tensión entre fibras a la cual debe su alta resistencia.

 

Hoy día la fibra de carbono nos parece un material muy exótico pues se trabaja en la alta competición del automovilismo, la aeronáutica etc… pero pocas personas conocen que el primer hombre que uso este material con un fin comercial fue Thomas Edison para el filamento de la bombilla, aunque las diferencias entre este material y el actual son notables. La fibra de carbono actual se fabrica en base a un polímero llamado poliacrilonitrilo (PAN) a través de un proceso de calentamiento.

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Como resumen podemos decir que este material tiene una gran resistencia mecánica así como una alta rigidez, pero falla en el roce y el impacto por ello está ganando peso la investigación en un nuevo material llamado GRAFENO que mejora todas estas propiedades.

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