Trabalho Do Edilson Cismast.docx

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO MARANHÃO - UNICEUMA CAMPUS IMPERATRIZ CURSO DE ENGENHARIA CIVIL – 4º PERÍODO CIÊNCIA DOS MATERIAIS

EDILSON DOS SANTOS JUNIOR – CPD:87523 .

PROPRIEDADES DOS MATERIAS

Imperatriz – MA 2018

INTRODUÇÃO

Os materiais estão intimamente ligados à existência e a evolução da espécie humana. Desde o inicio da civilização, os materiais e a energia são usados com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser humano. Dentre os materiais mais comuns, pode-se citar: madeira, cimento, pedra, aço, plástico, vidro, borracha alumínio, cobre e papel. Existem muitos outros tipos de materiais e, para se notar tal fato, basta observar a constituição dos objetos ao nosso redor. A produção e a transformação de materiais em bens acabados constitui uma das mais importantes atividades de uma economia moderna. Um produto, para ser manufaturado requer uma etapa de planejamento de seu processo de produção. Nesta etapa são selecionados diversos materiais, de acordo com custo e, principalmente, com as necessidades técnicas exigidas. A elaboração dessa etapa exige que o responsável pela mesma tenha noção das estruturas internas dos materiais pois o conhecimento das mesmas, aos níveis submicroscópicos, permite prever o comportamento do material em serviço, bem como possibilita programar e controlar suas propriedades e características. Os materiais são analisados e desenvolvidos dentro do ramo do conhecimento denominado de ‘’Ciência e Engenharia de Materiais’’, o qual tem como meta principal a geração e emprego de conceito envolvendo composição química, arranjo atômico e processamento dos materiais com suas características e empregos. A ciência dos materiais esta associada à geração de conhecimento básico sobre a estrutura interna, propriedades e processamento de materiais. Ela tem ainda como objetivo, compreender a natureza dos materiais, estabelecendo conceitos e teorias que permitam relacionar a estrutura dos materiais com suas propriedades e comportamento. A engenharia dos materiais esta principalmente ligada ao emprego de conceitos fundamentais e empíricos dos materiais, na conversão dos mesmo em produtos finais.

MATERIAIS METÁLICOS

Os materiais metálicos são substancias inorgânicas compostas por um ou mais elementos metálicos e podem também conter elementos não metálicos. Exemplos de materiais metálicos: aço, cobre, alumínio, níquel e titânio. Elementos não metálicos como carbono, nitrogênio e oxigênio pode estar contidos em materiais metálicos. Os metais tem uma estrutura cristalina, na qual os átomos estão arranjados de maneira ordenada. Eles, em geral, são bons condutores térmicos e elétricos. Quase todos os metais são mecanicamente resistentes, dúcteis e muitos mantem esta resistência mesmo em altas temperaturas.

PROPRIEDADES QUÍMICAS

Os metais são um grupo de elementos químicos que possuem, dentre outras características, um átomo que possui pouca força de atração com os elétrons da última camada. Em outras palavras, são elementos que possuem elétrons livres nas camadas de valência. Ao manter estes elétrons livres, os metais tornam possível que sejam realizadas ligações iônicas com outros materiais. Por este motivo os metais são bons condutores de energia elétrica e de energia térmica. São divididos em três grupos, conforme suas propriedades de ionização e ligação com metalóides: metais alcalinos, metais alcalinosterrosos e não metais. Com exceção dos metais alcalinos e alcalinos-terrosos, todos os outros metais são estáveis. Os metais nobres são bastante oxidativos, principalmente na presença de um metal não nobre, sofrendo o processo de oxidação. Nos processos químicos, os metais formam bases de Arhenius, que são bases formadas pelo ânion hidroxila. Também formam sais básicos e sais anfóteros. Do ponto de vista da estrutura atômica, os metais possuem uma estrutura denominada como Cristalina.

PROPRIEDADES TÉRMICAS

A condutividade térmica quantifica a habilidade dos matérias de conduzir calor. Materiais com alta condutividade térmica conduzem calor de forma mais rápida que os materiais com baixa condutividade térmica. A condutividade elétrica é usada para especificar o caráter elétrico de um material. Ela é reciproco da resistividade. Ela é indicativa de facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. Os metais são por natureza bons condutores térmicos e elétricos

PROPRIEDADES ELETRICAS

Seguiremos falando de propriedades elétricas. Começaremos enfocando a resistividade elétrica nos metais. A maioria dos metais é composta por bons condutores de eletricidade. À temperatura ambiente, a condutividade da prata, por exemplo, é de 6,8 x 107 (-m)-1 , e a do cobre é de 6 x 107 (-m)-1 . Isso se deve à presença de elétrons livres em abundância que são excitados acima do nível de Fermi. Tratemos agora da resistividade dos metais. Já que os defeitos no cristal servem de centros de espalhamento de elétrons de condução, o aumento de seu número aumenta a resistividade (diminui a condutividade). De fato, observou-se experimentalmente que a resistividade total de um metal é a soma das contribuições das vibrações térmicas, das impurezas e da deformação plástica.

PROPRIEDADES OPTICAS

Uma vez que os metais opacos e altamente refletivos, a cor percebida é determinada pela distribuição de comprimentos de onda da radiação de onda que é refletida e não absorvida. Os metais brancos (Ag, Pt, Al, Zn) refletem aproximadamente o mesmo número de fótons com as mesmas frequências encontradas no feixe de luz incidente. Nos metais vermelhos e amarelos, tais como Cu e Au, os Fótons

com pequeno comprimento de onda são absorvidos e a radiação refletida é composta preferencialmente de fótons com comprimentos de onda maiores. Tanto mais efetiva é a absorção quanto mais denso for o material, e tanto maior for a refletividade quanto mais polida for a superfície.

PROPRIEDADES MAGNÉTICAS

O magnetismo é uma propriedade dos átomos que tem origem em sua estrutura atômica. É resultado da combinação do momento angular orbital e do momento angular de spin do elétron. A forma como ocorre a combinação entre esses momentos angulares determina como o material irá se comportar na presença de outro campo magnético. É de acordo com esse comportamento que as propriedades magnéticas dos materiais são definidas. Elas podem ser classificadas em três tipos: diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos.

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Definem o comportamento do material quando sujeitos á esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável

Principais propriedades mecânicas 

Resistencia à tração

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Elasticidade

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Ductilidade

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Fluência

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Fadiga

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Dureza

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Tenacidade

Cada uma dessa propriedade está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las. Para determinar as

propriedades mecânicas, utiliza-se normalmente corpos de prova para o ensaio mecânico, não é praticável realizar o ensaio na própria peça, que seria o ideal. Ou até mesmo normas técnicas para o procedimento das medidas de confecção do corpo de prova para garantir que os resultados sejam comparáveis.

METAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

O alumínio é uns dos minerais mais abundantes da terra. Sua extração é de suma importância, principalmente na área da engenharia, porém é muito complexa. Normalmente é retirado do minério bauxita O2Al2(HO)2 ou Al2(HO)3, nome devido à cidade de Lex Baux, na França, onde foi encontrado em 1821. É retirado mais comumente por eletrólise. Segundo BAUER (1994, pg.585) os maiores produtores mundiais são os Estados Unidos, Canadá, Leste europeu, França, Inglaterra e Noruega. O alumínio tem por característica a cor cinza claro mas pode alterar sua cor devido determinadas condições. Sua fundição se dá a 650-660°C. Segundo BAUER (1994, pg. 604) o alumínio forma ligas com diversos metais, uma delas é o duralumínio formado por alumínio, cobre e magnésio de alta resistência mecânica e leveza. Tem-se que na construção civil o metal alumínio é bastante utilizado em forma de laminados e extrudados, ligas, transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições, etc. Usado pela primeira vez na arquitetura em 1884, quando foram fundidos para revestir o monumento de Washington. De grande reatividade, o alumínio não se encontra em estado puro, aparecendo geralmente em substâncias oxigenadas, em fluoretos ou silicatos de constituição complexa. O óxido de alumínio ocorre na natureza sob duas formas: coríndon límpido e colorido (rubis e safiras) e coríndon impuro (esmeril), que contém o ferro como principal impureza.

Chumbo é retirado do minério galeria, um sulfeto de formula PdS. É retirado em sua forma mais pura por fundição redutora. Seus principais produtores são Estados Unidos, Austrália, México, Canadá, Birmânia e Alemanha. Tem como característica a cor cinza-azulado sendo muito maleável e macio, porém pouco dúctil.

Em geral, o emprego do chumbo na construção civil se dá através de tubos para canalizações, arremates, coberturas, absorvente de choque e industrias de tintas. Pela grande densidade é largamente utilizado no revestimento de ambientes onde são manipuladas substâncias radioativas. Portas de salas de reatores, por exemplo, são blindadas com o metal. As instalações radiológicas, bem como as mãos e o corpo dos operadores de raioX são defendidas por materiais onde o chumbo se faz presente.

Estanho é extraído do minério cassiterita SnO2, dióxido, pirita. É mais encontrado nas regiões de Malaca e índias holandesas, Bolívia e Argentina. A produção de estanho no Brasil pé suficiente para consumo interno. Na indústria quase nuca é usado puro, sendo assim, utilizado para formar ligas metálicas ou como sacrifício para outros metais, levando em conta sua estabilidade. Normalmente é um bom substituto do chumbo com condutibilidade parecida com a do ferro. Observação: o chumbo e o estanho formam liga muito facilmente. A mais comum dela é solda de encanador. Solda de encanador: É a liga chumbo/estanho que funde a 240ºC, sendo que a proporção que resulta em melhores resultados práticos é 66/34% chumbo/estanho. Essa solda é utilizada na montagem dos encanamentos de cobre e emendas de calhas e condutores feitos em chapa de aço galvanizado.

MATERIAIS CERÂMICOS

Os cerâmicos são materiais inorgânicos constituídos por elementos metálicos e não metálicos unidos por meio de ligações químicas. Estes materiais podem ser cristalinos, não cristalinos ou uma mistura de ambos. A maioria dos cerâmicos apresenta alta dureza e elavada resistência mecânica, mesmo em altas temperaturas. Entretanto, tais materiais são, normalmente, bastante frágeis. Uma gama bastante ampla de novos materiais cerâmicos está sendo desenvolvida, tendo como objetivo diversas aplicações como é o caso de peças para motores de combustão interna. Neste caso, estes materiais têm a vantagem do baixo peso, resistência e dureza elevadas, ótima resistência ao calor e propriedades isolantes.

O fato de ser um bom isolante térmico, bem como ser resistente ao calor, permite que os materiais cerâmicos tenham importante papel na construção de fornos usados nas industrias metalúrgica. Uma aplicação recente, que retrata com fidelidade o potencial dos materiais cerâmicos, é o uso dos mesmo na construção do ônibus espacial americano. A estrutura deste veiculo é de alumínio revestida por milhares de pastilhas cerâmicas. Estas pastilhas dão proteção térmica ao ônibus durante a subida e por ocasião da reentrada do mesmo na atmosfera

PROPRIEDADES QUIMICAS 

Forma-se com átomo de diferentes eletronegatividades (um alto e outro baixo)

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Os elétrons de valência são ‘’Transferidos’’ entre átomos produzindo íons

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A ligação iônica não direcional, a atração é mutua.

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A ligação é forte, por isso o ponto de fusão dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto.

PROPRIEDADES TÉRMICAS E FÍSICAS 

Densidade: 2-3 g/cm³

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Embora os materiais cerâmicos sejam em geral isolantes de calor e eletricidade, há uma classe de materiais cerâmicos que são supercondutores.

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A dilatação térmica é baixa comparada com metais e polímeros.

PROPRIEDADES MECANICAS 

Apresentam baixa resistência ao choque

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São duros e frágeis em relação à tração (17 kgf/mm²)

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São resistentes em relação à compressão

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O modulo de elasticidade é alto: 45.500kgf/mm²

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Tem alta dureza e alta resistência ao desgaste.

PROPRIEDADES ELÉTRICAS E MAGNÉTICAS

Os materiais cerâmicos possuem características de condutividade elétricas muito variáveis, dependendo diretamente da natureza da ligação atômica do material e da sua estrutura. Alguns cerâmicos não permitem a passagem de corrente elétrica, mesmo quando submetidos a campo elétrico extremamente forte, sendo excelente isolante. Já os semicondutores permitem a passagem somente em condições adequadas, enquanto os condutores elétricos permitem facilmente a passagem de corrente elétrica. Ainda existem os que não conduzem eletricidade, mas se submetido a uma carga de polarização interna permite o armazenamento de carga como os capacitores. O comportamento magnético de uma material depende da configuração do seus spins, Se o material apresenta spins opostos em mesmo numero, não apresentará momento magnético, assim aceitará qualquer alinhamento no campo magnético e terá comportamento diamagnético. Isso é o que ocorre com a maioria dos materiais cerâmicos, mas dependendo da sua composição esses podem apresentar comportamento magnético.

USO DOS MATERIAIS CERÂMICOS

Cerâmicas são materiais especiais com muitas aplicações em quase todas as disciplinas da engenharia. Mas sua importância foi muitas vezes subestimada pois muitas pessoas acreditam que a cerâmica é somente objetos cerâmicos e azulejos. A indústria de cerâmica avançada hoje é uma das que cresce mais rapidamente em muitas partes do mundo, incluindo EUA, onde o mercado cerâmico avançado é de mais de 13 bilhões de dólares. A indústria cerâmica começou a se expandir como uma indústria moderna com a atribuição de novas técnicas e conhecimentos adquiridos na década de 1970. Desde então, também foi uma das indústrias mais competitivas do mercado. Materiais cerâmicos

Os materiais cerâmicos são especiais devido às suas propriedades. Eles tipicamente possuem pontos de fusão elevados, baixos valores de condutividade elétrica e térmica e altas forças de compressão. Além disso, eles geralmente são duros e quebradiços com uma boa estabilidade química e térmica. Os materiais cerâmicos podem ser categorizados como cerâmica tradicional e cerâmica avançada. Os materiais cerâmicos como a argila são classificados como cerâmicas tradicionais e normalmente são feitos de argila, sílica e feldspato. Como o próprio nome sugere as cerâmicas tradicionais não devem satisfazer propriedades específicas rígidas após sua produção, de modo que as tecnologias baratas são utilizadas para a maioria dos processos de produção. Argila de bola, argila da China, feldspato, sílica, dolomita, talco, calcita e nefelina são os materiais comuns utilizados na maioria dos produtos cerâmicos. Cada matéria-prima contribui com certa propriedade, como resistência a seco, plasticidade, encolhimento, etc. ao corpo cerâmico. Portanto, com uma seleção cuidadosa de materiais, as propriedades desejadas são adquiridas para o resultado final. A preparação do pó é uma grande consideração na indústria cerâmica. Área de superfície, tamanho e distribuição de partículas, forma de partículas, densidade, etc., cada um tem seu próprio efeito na produção. O pó deve estar preparado para atender o tamanho de partícula, a forma das partículas e outros requisitos exigidos para uma determinada indústria. O fresamento é feito para obter o tamanho de partícula desejado. Ao contrário da indústria de cerâmica avançada, a pureza do pó cerâmico não é um problema na cerâmica tradicional. A indústria de cerâmica tradicional se originou há muito tempo. Mesmo há milhares de anos, era uma prática bem estabelecida em muitas partes do mundo. Hoje, existem muitas divisões desta indústria. Cerâmica, louça, sanitários, azulejos, produtos de argila estrutural, refratários, blocos e porcelana elétrica são alguns dos produtos da cerâmica tradicional. As cerâmicas avançadas são tipos especiais de cerâmica utilizados principalmente para aplicações elétricas, eletrônicas, ópticas e magnéticas. Este setor é diferente da cerâmica tradicional devido ao fato de que a preparação do pó cerâmico é muito importante. Técnicas de produção avançadas são empregadas para garantir que os pós de cerâmica produzidos

possuem pureza suficiente. Geralmente as reações químicas são utilizadas para produzir o pó de cerâmica, tais como as reações de processamento de sol-gel e líquido-gás como do gás NH 3 e SiCl4 líquido para produzir Si3N4 . Muitos desses métodos são muito caros. Portanto, a preparação do pó é sempre um fator de custo na indústria de cerâmica avançada. Aplicações Nas indústrias eletrônica e elétrica, materiais cerâmicos avançados como titânio bário (BaTiO 3), materiais piezoelétricos e materiais semicondutores são muito utilizados para a produção de capacitores cerâmicos, sensores de temperatura, osciladores, etc. As cerâmicas utilizadas para este tipo de aplicações são chamadas cerâmicas funcionais. As propriedades específicas dos materiais cerâmicos avançados são utilizadas para suas aplicações industriais. A ferroeletricidade é uma propriedade em materiais como titânio de titânio de chumbo, titanato de chumbo, titanato de bário, etc. Os materiais ferroelétricos possuem duas propriedades. Em uma deve haver uma polarização espontânea e na outra a polarização deve ser capaz de reorientar. Esta propriedade é utilizada para produzir aplicações como sensores, bombas, sonar, microfones, etc. Existem várias outras aplicações que são encontradas nas outras áreas também. A cerâmica magnética é outro tipo de material cerâmico avançado que é utilizado para a produção de antenas e indutores. Biocerâmicas como a alumina com alta densidade e pureza é usado para implantes dentários. Óculos, produtos químicos e a substituição de quadris e joelhos, etc. são algumas das aplicações de materiais biocerâmicos. Embora as cerâmicas tradicionais tenham sido utilizadas em civilizações antigas, a cerâmica avançada é um campo recentemente desenvolvido. Mas eles têm algumas funções extremamente importantes e já mostraram um rápido crescimento. Ambos os materiais cerâmicos possuem uma importância significativa para a indústria e é de se esperar que o melhor ainda esteja por vir, especialmente no campo da cerâmica avançada.

MATERIAIS POLIMÉRICOS

A maioria dos materiais poliméricos consiste de cadeias moluculares orgânicas (carbono) de longa extensão. Estruturamente, a maioria destes materiais não é cristalina, porém alguns exibem uma mistura de regiões cristalinas e não cristalinas. A resistência mecânica e ductilidade dos materiais poliméricos variam enormemente. Devido à natureza da estrutura da estrutura interna, a maioria dos plásticos conduzem eletricidade e calor de maneira extremamente precária. Isto permite que os mesmo sejam frequentemente utilizados como isolantes, tendo grande importância na confecção de dispositivos e equipamentos eletrônicos. Em geral, os materiais poliméricos têm baixo peso especifico e apresentam temperatura de decomposição relativamente baixa.

PROPRIEDADES QUÍMICAS 

A natureza química dos monômeros que formam o polímero influencia na estrutura molecular, tanto no que diz respeito à configuração, constituição, peso molecular e conformação das moléculas;

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Processo de polimerização: O processo de polimerização influência nas propriedades dos polímeros no que se refere ao mecanismo envolvido e às suas interações na estrutura do polímero.

PROPRIEDADES TÉRMICAS

A condutividade térmica dos materiais poliméricos é fundamental para conhecer a quais temperaturas (de processamento e de uso contínuo) o material pode ser submetido sem que haja danos ou que ele inicie processo de deformação térmica.

PROPRIEDADES MECÂNICAS

São propriedades que se referem à quanto de deformação por aplicação de força e/ou alongamento através da tensão, cisalhamento, tração, compressão e pressão o material resiste sem que se deforme ou haja ruptura das cadeias.

PROPRIEDADES ELÉTRICAS

Esta propriedade refere-se a capacidade e facilidade ou não de o polímero conduzir corrente elétrica, para poder definir algumas aplicações específicas onde essa propriedade se faz necessária, ou ao contrário, evitar aplicações, quando esta propriedade pode causar acidentes, como por exemplo no recobrimento de cabos e fios elétricos, utilizar materiais poliméricos com propriedades elétricas de condutividade seria um erro catastrófico.

PROPRIEDADES ÓPTICAS

Estão ligadas à passagem de luz através do material, todos materiais poliméricos possuem capacidade de possibilitar a passagem de luz através de suas moléculas, contudo, existem alguns que permitem maior ou menor capacidade.

Conhecer as propriedades dos polímeros é essencial para decidir qual o melhor material para cada tipo de produto e aplicação, por esse motivo, os fornecedores desses materiais possuem documentos técnicos chamados de Datasheet ou Ficha Técnica, FISPQ, MSDS, entre outras nomenclaturas que podem ser encontradas para esse tipo de documento que fornece todas as informações sobre a composição, modo de uso, propriedades do material, segurança no manuseio, entre outras informações cruciais para aplicabilidade dos materiais poliméricos. Devido características de baixa densidade, menores custos de material e processamento, como a capacidade de se obter as mais variadas formas, os

polímeros são empregados em muitos setores como indústria têxtil, embalagens, automobilística, tintas, coméstica, agroindustrial, adesivos e saúde.

Termoplásticos

São polímeros que possuem suas cadeias poliméricas unidas por forças de atração intermolecular secundárias. Essas forças de atração são relativamente baixas, por esse motivo, com o emprego de temperatura são facilmente rompidas, possibilitando que esses materiais se fundam e sejam reprocessados diversas vezes, sem que haja total degradação dos mesmos. A cada reprocessamento, os materiais termoplásticos perdem algumas de suas propriedades, pois, apesar de o emprego de temperatura sobre o material não degradar o mesmo no que se refere às forças intermoleculares, há a degradação de alguns dos monômeros das cadeias principais ou de aditivos e cargas presentes no termoplástico. Por esse motivo, as empresas de transformação de plásticos utilizam material reciclado em frações, adicionados às resinas virgens, que possuem suas propriedades e características inalteradas, garantindo a qualidade dos produtos.

Termofixos ou termorrígidos

São polímeros que possuem suas cadeias poliméricas unidas através de reticulações ou ligações cruzadas, que são forças de atração intermoleculares primárias. Essas forças de atração são elevadas, por esse motivo, se há o emprego de temperatura, há o rompimento dessas ligações, degradando o material polimérico. Por esse motivo, os polímeros termofixos não são recicláveis, contudo, podem ser reutilizados através de redução dos tamanhos de suas partículas através do processo de moagem, sendo utilizados como cargas em outros materiais, como por exemplo, a moagem de pneus velhos utilizados como cargas em asfalto e concreto.

MATERIAIS COMPÓSITOS

Os compósitos, também chamados de composites, são materiais formados pela união de outros materiais com o objetivo de se obter um produto de maior qualidade. A síntese de materiais compósitos se dá por misturar compostos de naturezas diferentes com o intuito de imprimir novas propriedades aos materiais.. Por ser um material multifásico, um compósito exibe além das propriedades inerentes de cada constituinte, propriedades intermediárias que vem da formação de uma região interfacial. As fases dos compósitos são chamadas de matriz – que pode ser cerâmica, polimérica e metálica – e a fase dispersa – geralmente fibras ou partículas que servem como carga. A matriz geralmente é um material contínuo que envolve a fase dispersa. As propriedades do compósito é uma função de fatores como a geometria da fase dispersa, distribuição, orientação e também da compatibilidade interfacial entre os constituintes da mistura. Ou seja, para que se forme um compósito é necessário que haja afinidade entre os materiais que serão unidos. Por isso, é muito importante conhecer as propriedades químicas e físicas dos diferentes materiais envolvidos; mais especificamente as propriedades das interfaces dos constituintes dos compósitos.

PROPRIEDADES MECANICAS 

Tenacidade

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Resistência ao impacto

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Resistência ao corte

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Resistência à tração elevada

Desde tempos remotos pode-se mencionar a utilização de compósitos pelo homem, uma vez que antigas civilizações já obtinham tijolos pela mistura úmida de barro e palha. Na atualidade, a utilização de um compósito estende-

se de nosso cotidiano até a indústria, como na aeroespacial, destacando-se a fabricação de aviões. Ainda no meio industrial, quando se utiliza um material compósito de modo a se buscar propriedades elétricas, magnéticas, térmicas ou ópticas desejadas, esse material recebe a denominação de um compósito funcional. Os compósitos também podem ser de origem natural, como, por exemplo, o tecido ósseo dos vertebrados, composto por uma estrutura mineral à base de cálcio, na qual estão dispostas proteínas de colágeno. As fases de um compósito, ou seja, os materiais que o constituem podem ser identificados por material tipo matriz e material tipo reforço. O material matriz é aquele responsável por conferir a estrutura do compósito, enquanto o material reforço é responsável por realçar alguma de suas propriedades desejadas. Dessa forma, a matriz preenche os espaços vazios que se estabelecem entre os materiais reforços, enquanto esse material reforço irá garantir as propriedades químicas e físicas do compósito. Como principais exemplos de materiais de matriz para compósitos, pode-se citar os metais, os polímeros e as cerâmicas. Como alguns exemplos de materiais de reforço para compósitos estão as fibras (de vidro, carbono, orgânicas, de carbero ou silício, entre outras), assim como a madeira, o grafite e alguns minerais. Alguns exemplos da aplicação dos compósitos estão no colete a prova de balas, na vara utilizada no salto com varas, em alguns tipos de barcos de lazer, nas pranchas de surf, nas pás de um helicóptero, nas raquetes de tênis, entre outros. Assim, cada um dos materiais citados apresenta uma estrutura (matriz), composta por um metal, um polímero ou cerâmica, e um material de reforço, composto por uma ou mais das fibras já citadas.

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS COMPÓSITOS FIBROSOS

A história da utilização de compósitos reforçados com fibras como materiais de construção tem mais de 3.000 anos. Há exemplos do uso de palhas em tijolos de argila, mencionados no Êxodo, e crina de cavalo reforçando materiais cimentados. Outras fibras naturais têm sido utilizadas para conferir ductilidade aos materiais de construção essencialmente frágeis (Illston,1994). Contrastando com esses antigos materiais naturais, o desenvolvimento de polímeros nos últimos cem anos foi impulsionado pelo crescimento da indústria do petróleo. Desde 1930 o petróleo tem sido a principal fonte de matéria-prima para a fabricação de produtos químicos orgânicos, a partir dos quais são fabricados plásticos, fibras, borrachas e adesivos (Illston,1994). Uma grande quantidade de polímeros, com variadas propriedades e formas, têm sido desenvolvidos desde 1955. Para Taylor (1994), os materiais baseados em cimento Portland são uma opção natural para a aplicação de materiais fibrosos à base de fibras poliméricas, uma vez que são baratos, mas apresentam problemas relativos a ductilidade, resistência ao impacto e capacidade de absorção de energia de deformação.

COMPÓSITOS LAMINADOS E PARTICULADOS

Os laminados compósitos são um grupo muito particular de um conjunto de materiais que se designam por compósitos, constituídos por uma matriz que aglomera um reforço. Distinguem-se diversos tipos quanto à natureza do reforço (fibras longas, fibras curtas, partículas, etc.), matriz (polimérica, metálica, cerâmica, etc.), processo de fabrico, entre outros. Os laminados compósitos são, em geral, de matriz polimérica reforçada com fibras longas de alta resistência. Devido à maior rigidez e resistência, os laminados são geralmente de fibra de carbono. As fibras apresentam-se sob a forma de finos filamentos agrupados. A matriz aglomerante permite a

transmissão de carga para as fibras e confere a conformabilidade necessária a um material estrutural. As matrizes poliméricas devem a sua grande aplicação fundamentalmente à baixa densidade e à facilidade de processamento. Os polímeros são constituídos por longas macromoléculas resultantes de reações químicas ditas de polimerização. As matrizes poliméricas dividem-se em dois grupos principais: termoendurecíveis e termoplásticas. As termoendurecíveis têm uma estrutura reticulada, na qual as cadeias poliméricas estão interligadas por ligações químicas. Estas formam-se numa reação química irreversível, designada por cura, que engloba também a polimerização. Parte-se de produtos de baixo peso molecular e consequentemente de baixa viscosidade, o que facilita grandemente a impregnação das fibras e o posterior fabrico do laminado. A rigidez da estrutura reticulada resulta na insolubilidade, mas com o óbice de não permitir a reconformação do material. Particulados ƒ os materiais são equiaxiais; podem ter forma esférica. São compostos com uma matriz metálica ou polimérica.

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