A origem dos compósitos remonta à história. O composto feito pelo homem mais comum era a combinação de palha e lama para fazer tijolos para construção. Outro exemplo é o concreto, que combina cimento e cascalho. Compósitos mais recentes usam polímeros como uma resina ou matriz para manter a mistura em conjunto e várias fibras como material de reforço. Esses compósitos poliméricos melhoraram o desempenho de muitos produtos modernos.
Matriz
O objetivo da matriz é vincular as fibras do reforço, de modo que as tensões sejam distribuídas por todo o material. A matriz de resina também forma uma superfície dura que protege o material de reforço de danos. Materiais de matriz de polímero são dois tipos: termofixos e termoplásticos. Uma matriz termoendurecida é criada por uma ação de cura química irreversível de uma resina para formar uma mistura amorfa. Termofixos têm uma resistência a alta temperatura, boa resistência a solventes e alta estabilidade dimensional.
Os termoplásticos são formados pelo aquecimento até a temperatura do processo e pela formação do produto na forma desejada. Eles têm uma viscosidade muito alta, tornando-os mais difíceis de produzir. Os termoplásticos têm mais resistência a rachaduras e danos causados por impacto em comparação com os compostos termofixos.
Fibras
O papel do reforço de fibra é adicionar força e rigidez ao material combinado. Reforço vem em três formas: partículas, fibra contínua e fibra descontínua. Os primeiros materiais de reforço foram palha, cânhamo e vidro. Na década de 1940, os fabricantes começaram a combinar fibras de carbono e vidro com plásticos poliméricos para fazer um composto forte que pudesse ser usado para cascos de aeronaves.
Força
Uma vantagem significativa dos compósitos poliméricos é a sua alta relação resistência-resistência à tração. Compósitos com fibras de poliamida são cinco vezes mais fortes que o aço em uma base de libra-por-libra. As fibras nesses compósitos podem ser organizadas durante o processo de fabricação em um padrão multidirecional que espalha as tensões em todo o material. No entanto, estes materiais têm uma baixa resistência à compressão, o que significa que eles podem quebrar facilmente sob forças súbitas e afiadas. Um composto de polímero acabado terá uma superfície lisa, tornando-o útil para reduzir o arrasto aerodinâmico em aeronaves.
Resiliência
Compósitos de polímeros têm excelente resistência à corrosão química, arranhões, ferrugem e água do mar. Essas características levaram a aplicações em cascos de aeronaves, peças de bicicletas, veículos militares, trens e barcos. Devido à sua durabilidade ao desgaste, compósitos de baixo custo encontraram usos em assentos, paredes e pisos em ônibus e metrôs.
Custos
O custo de fazer compósitos poliméricos e transformá-los em produtos úteis é a principal desvantagem. Compósitos de polímeros são fabricados por um processo trabalhoso conhecido como lay-up que reduz as taxas de produção, tornando os produtos menos custo-efetivos para altos volumes de produção. Compósitos poliméricos avançados são igualmente caros de fabricar. Essas fórmulas avançadas exigem treinamento mais caro para o trabalho e considerações ambientais e de saúde mais sofisticadas.
Os compósitos de polímeros continuaram a se desenvolver ao longo dos anos com processos de fabricação menos onerosos e melhores formulações com melhores características de resistência e durabilidade. À medida que os cientistas aprendem mais sobre as relações entre resinas e materiais de reforço, as aplicações dos compósitos poliméricos continuarão a encontrar mais usos nos produtos do dia-a-dia. Compósitos mais fortes e mais leves encontrarão seu caminho para usos mais econômicos em transporte, barcos e outros produtos que antes não eram considerados possíveis.
