MATERIALES COMPUESTOS

OBTENCION:

Se obtienen al unir 2 materiales para conseguir una combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales.

Estos compuestos

pueden seleccionarse para lograr

combinaciones poco usuales.

RIGIDEZ

RESISTENCIA

PESO

RENDIMIENTO A ALTAS

TEMPERATURAS

RESITENCIA A LA

CORROSIÓN

DUREZA O

CONDUCTIVIDAD

Componentes de un material compuesto

En todo material compuesto se distinguen dos componentes:

LA MATRIZTiene carácter continuo y es responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzarte .También lo protege y da cohesión a la materia.

EL REFUERZOSu geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.

Los compuestos se

pueden clasificar

Con partículas

Con fibras

Estructurales- Laminares

-Paneles sándwich

Materiales compuestos con partículas

Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discretas uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

PROPIEDADES:

La fase generalmente es un oxido duro y estable.

El agente debe tener propiedades físicas optimas.

No deben reaccionar químicamente el agente y la

base.

Deben unirse correctamente losmateriales.

Materiales compuestos con fibras

Un componente suele ser un agente reforzante como una

fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo,

fibra de carbón, que proporciona al material su fuerza de tracción, mientras que otro componente (llamada matriz) que suele ser

una resina que envuelve y liga las

fibras rotas a las intactas, que no

están alineadas con las líneas de

tensión.

En términos de fuerza las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) sirven para resistir la

tracción , la matriz (responsable de las

propiedades físicas y químicas) para resistir las deformaciones, y todos los

materiales presentes sirven para resistir la compresión, incluyendo cualquier agregado.

Los golpes o esfuerzos cíclicos pueden

causar que las fibras se separen de la

matriz, lo que se llama delaminación.

Materiales compuestos estructurales

Están compuestos por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los mas abundantes son los laminares y los paneles sándwich.

LAMINARES

Están formadas por panelesunidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo mas usual es que cada lamina este reforzada con fibras y tenga una

dirección preferente, más resistente a

los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material

isotopo, uniendo varias capas marcadamente

anisotrópicas.

PANELES SANDWICH

Consisten en 2 laminas exteriores de elevada dureza y resistencia (normalmente plásticos reforzados, aluminio e incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera o cementosinorgánicos). Estos materiales

se usan comúnmente en la

industria Aeronáutica y en la fabricación

de condensadores eléctricos multicapas.

Isotropía del material

La isotropía, es la característica de los cuerpos cuyas

propiedades físicas no dependen de la dirección en

que son examinadas. Es decir son independendientes de la

dirección.

Cuando una determinada magnitud no presenta isotropía

se dice que presenta anisotropía.

Anisotropía del material

Anisotropía: propiedad que presentan ciertos cuerpos consistente en la dependencia de sus propiedades de la dirección que en ellos se considere.

El fenómeno de la anisotropía es debido a la ordenación espacial de los átomos en la red cristalina y afecta a las propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas de los materiales.

C O N C R E T O

El hormigón o concreto es un material compuesto empleado en

construcción, formado esencialmente por un aglomerante al

que se añade: partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos.

PROPIEDADES

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades

básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto

son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y

DURABILIDAD.

Trabajabilidad: es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad.

• Durabilidad:  El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.

• Impermeabilidad: Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

• Resistencia: Se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.

A S F A L T O

El asfalto es un material altamente impermeable, adherente

y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos yfluir bajo la acción de cargas permanentes.

Como aplicación de estas propiedades el asfalto puedecumplir, en la construcción de pavimentos, las siguientesfunciones:

Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación.

Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos.

Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.

M A D E R A

La madera es un material ortótropo, con distintaelasticidad según la dirección de deformación,encontrado como principal contenido del troncode un árbol. Se utiliza para muchas y diferentes aplicaciones. Una de ellas es la fabricación de pulpa o pasta, materia prima parahacer papel. Artistas y carpinteros tallan y unen trozos demadera con herramientas especiales, para fines prácticos oartísticos. La madera es también un material de construcciónmuy importante desde los comienzos de las construccionesHumanas.

PROPIEDADES FISICASLa característica fundamental de lamadera como materia transformada es la de ser anisótropa e higroscópica.

Es anisótropa porque las propiedades físicas y en especial sus características mecánicas dependen de la dirección

del esfuerzo o trabajo en relación con sus fibras y es higroscópica porque, aparte del agua que contiene, esta podrá aumentar o disminuir dependiendo de la humedad ambiente, esta propiedad hace que la madera se contraiga y se hinche.

PROPIEDADES QUÍMICAS

• La composición química de la pared celular de las fibras de madera es de mucha importancia, especialmente en maderas duras, por el efecto que tiene en la calidad de la pulpa y papel.

• La composición química de la madera en sus principales componentes holocelulosa, lignina y extraíbles, es de suma importancia para el comportamiento de la madera en el proceso de pulpaje, así como para la calidad de la madera.

C E R A M I C A

La cerámica es el arte de fabricar recipientes, vasijas y otros objetos de arcilla, u otro material cerámico y por acción del calortransformarlos en recipientesde

terracota, loza o porcelana.también es el nombre de

estos objetos.

PROPIEDADES DE LA CERAMICA

• Color y aspecto: el color depende de las impurezas (óxido de hierro) y de los aditivos que se empleen con la finalidad de ornamentar en la construcción.

• Densidad y porosidad: son en todo análogas en lo definido para piedras naturales. La densidad real es del orden de 2g/cm3.

• Absorción: recibe el nombre de absorción específica al % en peso de agua absorbida respecto de una pieza seca. Con ella está relacionada la permeabilidad.

• Heladicidad: es la capacidad de recibir las bajas temperaturas sin sufrir deterioros en las caras expuestas al frío.

• Resistencia mecánica: usualmente la exigencia se refiere a la resistencia a compresión y módulo de elasticidad, magnitudes muy relacionadas con la porosidad. Cabe así mismo señalar la aceptable resistencia a tracción del material cerámico.

• •Dureza: presentan una gran resistencia mecánica al rozamiento, al desgaste y a la cizalladura.

• • Temperatura: Son capaces de soportar altas temperaturas, elevado punto de fusión, bajo coeficiente de dilatación y baja conductividad térmica.

• • Estabilidad y resistencia: Tienen gran estabilidad química y son resistentes a la corrosión

• • Características eléctricas: Poseen una amplia gama de cualidades eléctricas.

• • Resistencia a los agentes químicos: La estructura atómica de los materiales cerámicos es la responsable de su gran estabilidad química, que se manifiesta en su resistencia a la degradación ambiental y a los agentes químicos. 

H U E S O

El hueso(hidroxiapapatita) es

un órgano firme, duro y

resistente que forma parte

del endoesqueleto delos vertebrados. 

En general el término de material compuesto se reserva o refiere para

aquellos materiales fabricados expresamente para mejorar los valores

de las propiedades que los materiales constituyentes presentan por

separado. Dentro del mundo de los materiales compuestos se incluyen

los Llamados materiales compuestos avanzados, los cuales

son los que están formados a partir de matrices orgánicas, cerámicas o

metálicas y reforzados mediante fibras que consiguen unas altas

prestaciones respecto a los materiales usados.

CONCLUSIÓN

Los materiales compuestos de matrices cerámica y metálica son los

menos utilizados aunque es posible que a medio y largo plazo vayan

tomando mayor relevancia en el área de materiales avanzados.

A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por

algunos factores que aumentan mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.

La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen

en la naturaleza.

BIBLIOGRAFÍA

Fisica, conceptos y aplicaciones, Serway,Raymond, 5a edición, Mc Graw-Hill, México: 2007.

Ciencia e ingenieria de los materiales.Askeland,D. 3ª edición, International Thomson,México:2004