El origen de los composites se remonta a la historia. El compuesto hecho por el hombre más común fue la combinación de paja y barro para hacer ladrillos para la construcción. Otro ejemplo es el hormigón, que combina cemento y grava. Los compuestos más recientes utilizan polímeros como resina o matriz para mantener la mezcla unida y varias fibras como material de refuerzo. Estos compuestos de polímero han mejorado el rendimiento de muchos productos modernos.
Matriz
El propósito de la matriz es unir las fibras del refuerzo para que las tensiones se distribuyan por todo el material. La matriz de resina también forma una superficie dura que protege el material de refuerzo contra daños. Los materiales de matriz polimérica son dos tipos: termoestables y termoplásticos. Una matriz termoestable se crea mediante una acción de curado químico irreversible de una resina para formar una mezcla amorfa. Los termoestables tienen una resistencia a altas temperaturas, buena resistencia a los solventes y alta estabilidad dimensional.
Los termoplásticos se forman calentando a la temperatura del proceso y formando el producto en la forma deseada. Tienen una viscosidad muy alta, lo que los hace más difíciles de producir. Los termoplásticos tienen más resistencia al agrietamiento y al daño por impacto en comparación con los compuestos termoestables.
Las fibras
El papel del refuerzo de fibra es agregar resistencia y rigidez al material combinado. El refuerzo se presenta en tres formas: partículas, fibra continua y fibra discontinua. Los primeros materiales de refuerzo fueron paja, cáñamo y vidrio. En la década de 1940, los fabricantes comenzaron a combinar carbono y fibras de vidrio con plásticos de polímeros para hacer un compuesto fuerte que podría usarse para los cascos de los aviones.
Fuerza
Una ventaja significativa de los compuestos de polímeros es su alta relación resistencia / peso a la tracción. Los compuestos con fibras de poliaramida son cinco veces más fuertes que el acero en una base de libra por libra. Las fibras en estos materiales compuestos se pueden organizar durante el proceso de fabricación en un patrón multidireccional que distribuye las tensiones en todo el material. Sin embargo, estos materiales tienen una baja resistencia a la compresión, lo que significa que pueden romperse fácilmente bajo fuerzas repentinas y agudas. Un compuesto de polímero acabado tendrá una superficie lisa, por lo que es útil para reducir la resistencia aerodinámica en los aviones.
Resistencia
Los compuestos de polímeros tienen una excelente resistencia a la corrosión química, al rayado, al óxido y al agua de mar. Estas características han llevado a aplicaciones en cascos de aeronaves, partes de bicicletas, vehículos militares, trenes y barcos. Debido a su durabilidad al uso, los materiales compuestos de bajo costo han encontrado usos en asientos, paredes y pisos en autobuses y metros.
Los costos
El costo de fabricar compuestos de polímeros y convertirlos en productos útiles es la principal desventaja. Los materiales compuestos de polímeros se fabrican mediante un proceso laborioso conocido como disposición que reduce las tasas de producción, lo que hace que los productos sean menos rentables para los altos volúmenes de producción. Los compuestos de polímeros avanzados también son caros de fabricar. Estas fórmulas avanzadas requieren una capacitación más costosa para el trabajo y consideraciones ambientales y de salud más sofisticadas.
Los compuestos de polímero han seguido desarrollándose a lo largo de los años con procesos de fabricación menos costosos y mejores formulaciones con mejores características de resistencia y durabilidad. A medida que los científicos aprenden más sobre las relaciones entre las resinas y los materiales de refuerzo, las aplicaciones de los compuestos de polímeros continuarán encontrando más usos en los productos de uso diario. Los materiales compuestos más fuertes y livianos encontrarán su camino hacia usos más económicos en el transporte, botes y otros productos que antes no se creían posibles.
