Compósitos: Características e Propriedades

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UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE 
FACULDADE DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
LICENCIATURA EM ENGENHARIA QUÍMICA 
III NIVEL 
Ciência e Engenharia dos Materiais 
Grupo V 
Compósitos características estruturais e propriedades 
 
 
Discentes: Docentes: 
Boaventura, Ébe da Silva Doutor Eng. Daniel Fumo 
Mandlate, Daniela Lucília Doutor Eng. JonasValente 
Ndzevo, Lile Noé 
Nhantumbo, Bendita Sasha 
 
 
 
 
 
 
Maputo, Junho 2022 
1 
 
Índice de Conteúdo 
1. Introdução ................................................................................................................................ 3 
2. Objectivos ................................................................................................................................ 4 
i. Objectivo Geral .................................................................................................................... 4 
ii. Objectivo Específicos .......................................................................................................... 4 
4. Materiais compósitos ............................................................................................................... 5 
5. Origem dos compósitos ........................................................................................................... 6 
i. Origem Natural .................................................................................................................... 6 
ii. Origem Sintética .................................................................................................................. 6 
iii. Origem Natural ................................................................................................................. 7 
6. Classificação dos compósitos .............................................................................................. 7 
7. Propriedades dos compósitos ................................................................................................... 8 
9. Vantagens e desvantagens ..................................................................................................... 12 
i. Fibra de Vidro .................................................................................................................... 13 
ii. Fibra de Aramida ............................................................................................................... 13 
iii. Fibra de Carbono ............................................................................................................ 14 
10. Compósitos Reforçados com Fibras ...................................................................................... 15 
i. Influencia do comprimento da fibra ................................................................................... 15 
ii. Influencia da orientação e da concentração das fibras ....................................................... 16 
iii. Comportamento elástico ................................................................................................. 18 
11. Exemplo de calculo ............................................................................................................... 19 
12. Conclusão .............................................................................................................................. 22 
13. Referências bibliográficas ....................................................................................................... 23 
Anexo ............................................................................................................................................ 24 
Resumo de artigo científico .......................................................................................................... 25 
2 
 
 
Índice de Figuras 
Figura 1-Fibra de celulose ............................................................................................................. 6 
Figura 2-Origem sintética dos compósitos. ................................................................................... 6 
Figura 3-Ossos humanos. ............................................................................................................... 7 
Figura 4-Classificação de compósitos(Levy e Pardini.2006). ....................................................... 7 
Figura 5-Nanocompósitos (clays). ............................................................................................... 12 
Figura 6-Perfis de tensão ............................................................................................................. 16 
Figura 7-Curvas de tensão ........................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
1. Introdução 
A diversidade de materiais actualmente disponíveis para o uso em engenharia é 
extraordinariamente grande, existindo por isso materiais cada vez mais especializados para 
aplicações específicas. 
Muitas das tecnologias modernas requerem materiais com combinações bem peculiares de 
propriedades que não podem ser atendidas por ligas metálicas, cerâmicas e materiais poliméricos, 
por isso a necessidade de compilar compostos de naturezas diferentes, os compósitos. 
Os materiais compósitos representam um caso de particular importância dentro dos designados 
materiais de engenharia não tradicionais. 
Na natureza, podemos perceber que todos os materiais biológicos são compósitos, sem exceção. 
Exemplos encontrados de compósitos naturais incluem madeira, em que a matriz de lignina é 
reforçada com fibras celulósicas, e ossos, em que a matriz composta por minerais é reforçada 
com fibras colagéneas. Desde a Antiguidade encontramos exemplos de compósitos feitos pelo 
homem, como adobes reforçados com palha para evitar a quebra da argila, e o uso de colmos de 
bambu no reforço de adobe e lama em paredes no Peru e China." (HIDALGO-LÓPES, 2003:163). 
Devido a importância e evolução dos matérias compósitos o presente trabalho fará abordagem dos 
matérias compósitos, sua estrutura, propriedades e artigos relacionados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
2. Objectivos 
i. Objectivo Geral 
 Estudar os materiais compósitos 
 
ii. Objectivo Específicos 
 Identificar as características e propriedades dos materiais compósitos 
 Identificar as aplicações dos materiais compósitos 
 
 
3. Metodologia 
O presente trabalho foi elaborado recorrendo a seguinte metodologia: 
 Pesquisa Bibliográfica 
 Artigos científicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
4. Materiais compósitos 
Segundo a ASTM D3878-95, define um material compósito como uma substância constituída de 
dois ou mais materiais, insolúveis entre si e quando combinados formam um material de 
engenharia útil tendo uma reconhecível interface entre eles com propriedades pré-determinadas 
(ZWEBEN,1998). 
O objetivo principal em se produzir compósitos é de combinar diferentes materiais para produzir 
um único dispositivo com propriedades superiores às dos componentes unitários. Dessa forma, 
compósitos com finalidades ópticas, estruturais, elétricas, opto-eletrônicas, químicas e outras são 
facilmente encontrados em modernos dispositivos e sistemas (ASKELAND, 1985). 
Os compósitos apesar de serem materiais caros tornaram-se atractivos, uma vez que apresentam 
uma baixa densidade (como os polímeros), uma elevada resistência aos impactos e ao desgaste 
(como as ligas metálicas) e resistência a temperaturas elevadas (como os materiais cerâmicos). 
Deste modo, de acordo com as características pretendidas, os compósitos são desenvolvidos em 
função de cada aplicação particular (tailor made). 
Segundo Faruk et al. (2012), as chaves do sucesso da aplicabilidade em termos de performancedas propriedades finais dos compósitos são dependentes da adesão, do tipo de matriz e da interface 
entre a fibra natural e a matriz contínua. As propriedades dos compósitos são também dependentes 
das características dos processos de fabricação usados, sobretudo dos materiais brutos e 
tratamentos adicionais, como a modificação da superfície das fibras e a inclusão da proteção contra 
a oxidação. 
Os materiais que constituem um compósito dividem-se em duas categorias principais: matriz e 
reforço. O material que constitui a matriz é contínuo (envolvendo assim os outros constituintes e 
mantendo-os na sua posição relativa), proporcionando alguma ductilidade ao compósito que 
transmite os esforços mecânicos aos materiais de reforço. Os materiais que constituem o reforço 
são descontínuos (sendo envolvidos pela matriz), suportam os esforços aplicados ao compósito e, 
em geral, apresentam elevada resistência e rigidez. Da combinação dos diferentes materiais obtém-
se um efeito sinérgico, em que os compósitos apresentam propriedades mecânicas superiores à 
soma das propriedades individuais de cada constituinte. 
 
6 
 
5. Origem dos compósitos 
i. Origem Natural 
Madeira: Fibra de celulose resistentes e flexíveis envolvidas por uma matriz mais rígida chamada 
lignina. 
 
Figura 1-Fibra de celulose 
(http://slideplayer.com.br/slide/397262, acessado11 de junho de 2022.) 
 
ii. Origem Sintética 
Material multifásico elaborado artificialmente. As fases devem ser quimicamente diferentes e 
devem estar separadas por uma interface distinta. São desenvolvidos com a utilização de fibras 
sintéticas, tais como fibras de vidro, de carbono, cerâmica e juntamente com matrizes metálicas 
ou plásticas. 
 
Figura 2-Origem sintética dos compósitos. 
(http://slideplayer.com.br/slide/397262, acessado11 de junho de 2022). 
7 
 
iii. Origem Natural 
Ossos: Proteína forte, mas mole (colágeno) + Mineral duro, mas frágil (apatita). 
 
Figura 3-Ossos humanos. 
 (http://slideplayer.com.br/slide/397262, acessado11 de junho de 2022). 
 
6. Classificação dos compósitos 
Classificação de compósitos dada por Levy e Pardini (2006). Tecnologicamente, os compósitos 
mais importantes são aqueles em que a fase dispersa encontra-se na forma de uma fibra. 
Resistência e/ou rigidez alta são as características perseguidas frequentemente, sendo expressas 
em termos de resistência específica e módulo específico. 
 
 
Figura 4-Classificação de compósitos(Levy e Pardini.2006). 
8 
 
7. Propriedades dos compósitos 
Propriedades mais importantes dos compósitos podem também ser agrupadas do seguinte modo: 
i. Propriedades Mecânicas 
 Resistência à tracção elevada; 
 Ductilidade; 
 Resistência ao corte; 
 Tenacidade; 
 Resistência ao impacto; 
 Elevada elasticidade; 
 Alta resistência à fadiga; 
 Alta resistência à corrosão 
 
ii. Propriedades Térmicas 
Resistência a temperaturas extremas; 
Coeficiente de dilatação térmica próxima do da fibra; 
Baixa condutividade térmica. 
iii. Propriedades Químicas 
Boa adesão às fibras; 
Resistência à degradação em ambientes quimicamente agressivos; 
Baixa absorção de humidade. 
 
iv. Outras Propriedades 
Baixo custo; 
Solidificação ou cura rápidas. 
 
As propriedades acima propostas, devem-se ao facto da matriz dos compósitos ser, em sua maioria, 
de natureza polimérico, com uma massa muito menor do que os materiais metálicos e cerâmicos. 
 
 
 
9 
 
8. TIPOS DE COMPÓSITOS 
Os compósitos mais comuns são aqueles que utilizam fibras de vidro, de carbono e de aramida 
como reforço. Os compósitos reforçados com fibra de carbono apresentam melhores propriedades 
mecânicas do que os reforçados com fibra de vidro, porém são mais caros. 
Os compósitos com fibra de aramida (Kevlar) apresentam grande resistência, mas são de alto custo. 
São mais utilizados em aplicações com alto impacto (coletes à prova de balas). 
Existem diferentes tipos de material que podem constituir a matriz dos compósitos: 
 Matriz Polimérica; 
 Matriz Metálica; 
 Matriz Cerâmica. 
 
i. Compósitos de matriz polimérica 
Matriz polimérica: 
 Suporta as fibras, partículas ou folhas; 
 Absorve as deformações; 
 Conferem resistência quando em compressão. 
Dentro da matriz polimérica podem se achar três subtipos de matrizes imiscíveis com domínios 
macroscópicos que são: 
 Matrizes elastoméricas; 
 Matrizes termoendurecíveis (uso de resinas). ; 
 Matrizes termoplásticas. 
 
Matrizes termoplásticas 
Matriz: Poliamidas, polipropileno, policarbonato. 
Reforço: Fibras de vidro e de carbono. 
 
10 
 
Utilização: 
 Indústria automóvel (em tubos e painéis). 
 Na indústria eléctrica e electrónica (no fabrico de invólucros, equipamento electrónico, 
fichas eléctricas). 
 No fabrico de máquinas e ferramentas (rodas dentadas, caixas de rolamentos, rotores e pás 
de ventoinhas). 
 
ii. Compósitos de matriz cerâmica 
Materiais cerâmicos: 
 Elevada durabilidade; 
 Uma baixa resistência à tracção (suportam deformações pequenas antes da ruptura); 
 Baixa resistência ao impacto mecânico; 
 Baixa resistência ao choque térmico. 
Materiais de reforço (adicionados antes da sinterização): 
 Fibras de vidro; 
 Fibra de carbono; 
 Fibras de carboneto de silício (𝑆𝑖𝐶). 
Os compósitos cerâmicos são leves, rígidos e resistentes. 
Utilização: 
 Indústria aeronáutica (nas turbinas e nos sistemas de travagem dos aviões) e militar (no 
fabrico de mísseis), onde são capazes de suportar temperaturas até cerca de 3000 °C. 
 Em artigos de desporto. 
 Em carroçarias de automóveis. 
 
iii. Compósitos de matriz metálica 
Os cerâmicos são os materiais de reforço mais usados. 
11 
 
Matrizes 
 Ligas metálicas leves (à base de alumínio, magnésio ou titânio). 
Fase de reforco: 
 Partículas de alumina (𝐴𝑙2𝑂3) e de carboneto de silício (𝑆𝑖𝐶); 
 Fibras (de 𝑆𝑖𝐶, grafite e alumina) e filamentos (𝑆𝑖𝐶 ou de boro). 
Os compósitos de matriz de alumínio destinam-se, sobretudo a aplicações no sector industrial dos 
transportes (por exemplo, no fabrico de discos de travagem) e os de matriz de titânio na área da 
aviação militar e aeroespacial. 
iv. Nanocompósitos 
É um material sólido multifásico em que uma das fases possui uma, duas ou três dimensões 
inferiores a 100 nanômetros ou estrutura com distâncias repetitivas em nanoescala entre diferentes 
fases que compõem o material. 
 
Nanocompósitos poliméricos 
Nanopartículas de reforço mais usadas: 
 Silicatos com estruturas lamelares; 
Nanotubos de carbono- tenacidade próxima dos valores máximos previstos e possuem significativa 
flexibilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Nanocompósitos poliméricos com argilas (clays) 
 
Figura 5-Nanocompósitos (clays). 
(Fonte: Materiais Compósitos - PDF Download grátis (docplayer.com.br)) 
 
Nanopartículas de argila - melhoram a resistência ao fogo e as propriedades mecânicas. 
Os compósitos podem ser opticamente transparentes, porque as dimensões das partículas são muito 
menores Problemas de adesão porque a maioria dos polímeros são hidrofóbicos e não são 
compatíveis com argilas hidrofilicas. 
Só para pequenos teores de partículas de reforço se tem verificado que as propriedades mecânicas 
dos nanocompósitos polímeros/argilas são melhores do que as dos compósitos convencionais 
reforçados com fibras. 
v. Metais e cerâmicos reforçados com nanotubos de carbono 
 No seu fabrico possibilitam a degradação dos nanotubos durante a sinterização (cerâmicos) e 
favorecem a formação de nanotubos no interior de poros. 
 
9. Vantagens e desvantagens 
As chapas (também chamadas de folhas) de fibra de carbono proporcionam à peça aumento da 
capacidade de resistência à flexão e da força cortante em lajes e vigas. (ADORNO; DIAS; 
SILVEIRA, 2015). 
https://docplayer.com.br/10821969-Materiais-compositos.html
13 
 
De acordo com Callister Júnior (2008) e Batista et al.(2017), as principais vantagens e vantagens 
em se utilizar fibras são: 
 
i. Fibra de Vidro
Vantagens 
- Elevada resistência à tracção e compressão 
 - Baixo custo relativamente às outras fibras 
 - Elevada resistência química 
 - Elevada resistência ao fogo 
 - Boas propriedades de isolamento acústico, 
térmico e eléctrico 
Desvantagens 
- Módulo de elasticidade reduzido; 
- Elevada massa específica 
 - Sensibilidade à abrasão 
- Sensibilidade a temperaturas elevadas 
- Baixa resistência à fadiga 
 
ii. Fibra de Aramida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vantagens 
- Baixa massa específica. 
 - Elevada resistência à tracção. 
- Elevada resistência ao impacto. 
- Baixa condutividade eléctrica. 
- Elevada resistência química 
excepto a ácidos e bases 
concentrados. 
 
- Elevada resistência à 
abrasão. 
- Boa resistência ao fogo 
com capacidade de 
autoextinção. 
- Excelente comportamento 
sob temperaturas elevadas 
de serviço. 
 
14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iii. Fibra de Carbono 
Vantagens 
- Elevada resistência à tracção 
 - Elevado módulo de elasticidade 
longitudinal 
- Baixa massa específica 
- Elevada condutibilidade eléctrica 
- Elevada estabilidade dimensional; 
- Baixo coeficiente de dilatação térmica 
- Bom comportamento a elevadas 
temperaturas de serviço 
- Inércia química excepto em ambientes 
fortemente oxidantes 
 
Desvantagens 
- Reduzida resistência ao impacto 
- Elevada condutibilidade térmica 
 - Fractura frágil 
- Baixa deformação antes da fractura 
- Baixa resistência à compressão 
 - Custo elevado 
 
 
 
 
Desvantagens 
- Baixas resistência à compressão. 
- Degradação lenta sob luz ultravioleta; 
- Elevada absorção de humidade. 
 - Má adesão às resinas. 
- Custo relativamente elevado. 
 - Elevada durabilidade. 
 
15 
 
 
10. Compósitos Reforçados com Fibras 
A classe dos compósitos reforçados com fibras é a classe de compósitos que mais tem aumentado 
de importância e de volume de produção. 
 A vantagem de inserção de fibras é decorrente da sua baixa densidade, alta resistência mecânica 
e elevado módulo de elasticidade, aliados à baixa densidade da matriz. 
Tecnologicamente os compósitos mais importantes são aqueles em que a fase dispersa está na 
forma de uma fibra. Os objetivos de projeto dos compósitos reforçados com fibras incluem com 
frequência alta resistência e/ ou rigidez em relação ao peso. 
Essas características são expressas em termos de parâmetros de resistência específica e módulo 
especifico, que correspondem, respetivamente as razões entre o limite de resistência à tração e o 
peso específico e entre o módulo de elasticidade e o peso específico. Compósitos reforçados com 
fibras com resistências e módulos específicos excecionalmente elevados têm sido produzidos 
empregando materiais de baixo peso específico tanto para a fibra quanto para a matriz, os 
compósitos reforçados com fibras são subclassificados de acordo com o comprimento das fibras. 
Para os compósitos com fibras curtas, as fibras são demasiadamente curtas para produzir uma 
melhoria significativa na resistência. 
 
i. Influencia do comprimento da fibra 
As características mecânicas de um compósito reforçado com fibras não dependem somente as 
propriedades da fibra, mas também do grau segundo o qual ma carga aplicada será transmitida 
para as fibras pela fase matriz. A ligação entre as fases fibra e matriz e importante para a extensão 
dessa transferência de carga. Sob a aplicação de tensão essa ligação fibra matriz cessa nas 
extremidades da fibra, produzindo um padrão de deformação da matriz. 
Um certo comprimento critico da fibra é necessário para que haja um aumento efetivo a resistência 
e na rigidez do material compósito. Esse comprimento critico “lc” depende do diâmetro da fibra 
“d” e da sua resistência máxima (ou limite resistência a tração) assim, o comprimento critico pode 
ser determinado pela relação abaixo: 
16 
 
 𝑙𝑐 =
𝜎𝑓
∗𝑑
2𝜏𝑐
 
 
Figura 6-Perfis de tensão 
(a) igual ao comprimento critico lc, (b) maior que o comprimento critico e (c) menor que 
comprimento critico, para um compósito reforçado com fibras que está submetido a uma 
tensão de tração igual ao limite de resistência à tração da fibra σf. (Ciência dos Materiais, 
Callister, 8 edição, pag 543). 
 
ii. Influencia da orientação e da concentração das fibras 
O arranjo ou a orientação das fibras umas em relação às outras, a concentração das fibras e sua 
distribuição apresentam uma influência significativa sobre a resistência e outras propriedades dos 
compósitos com fibras. Em relação à orientação, são possíveis dois extremos: 
(1) um alinhamento paralelo do eixo longitudinal das fibras em uma única direção; 
(2) um alinhamento totalmente aleatório. 
17 
 
Normalmente, as fibras contínuas são alinhadas, enquanto as fibras descontinuas podem ser 
alinhadas orientadas aleatoriamente ou parcialmente orientadas. As melhores propriedades gerais 
dos compósitos são obtidas quando a distribuição das fibras e uniforme. 
 
8.2.2.. Compósitos com Fibras Contínuas e Alinhadas 
Comportamento Tensão-Deformação em Tração Carregamento Longitudinal, as respostas 
mecânicas desse tipo de compósito dependem de vários fatores incluindo os comportamentos 
tensão-deformação das fases fibra e matriz, as frações volumétricas das fases e a direção na 
qual a tensão ou carga é aplicada. Além disso, as propriedades de um compósito cujas fibras estão 
alinhadas dependem da direção na qual são medidas. Vamos primeiro considerar o comportamento 
tensão-deformação para a situação na qual a tensão aplicada ao longo da direção do alinhamento, 
a direção longitudinal, que está indicada na Figura abaixo indicada. 
 
Figura 7-Curvas de tensão 
(a) Curvas tensão -deformação esquemáticas para uma fibra frágil e matriz dúctil. As tensões e 
deformações na fratura para ambos materiais estão assinaladas e (b) curva tensão deformação 
esquemática para compósitos reforçados com fibras alinhadas, exposto a uma tensão uniaxial 
aplicada na direção do alinhamento. (Fonte: Ciência dos Materiais, Callister, 8 edição, pag 543). 
18 
 
iii. Comportamento elástico 
Considere-se o comportamento elástico de um compósito de fibras continuas e orientadas que é 
carregado na direção do alinhamento das fibras. 
Assume-se que a ligação interfacial entre a fibra e Matriz é muito boa, tal qual a deformação tanto 
da matriz quanto das fibras é a mesma. Sob essas condições, a carga total suportada pelo compósito 
será igual ao somatório das cargas suportadas pela matriz, ou seja: 
𝐹𝑐 = 𝐹𝑓 + 𝐹𝑚 (1) 
 
Também pode ser mostrado que o carregamento longitudinal, a razão entre a carga suportada pelas 
fibras e a carga suportada pela matriz é possível desenvolver expressões para 𝐹𝑐 , 𝐹𝑚 , 𝐹𝑓 em termos 
das respetivas tensões e áreas de secção. A substituição da equação (1) fornece: 
𝐴𝑐𝜎𝑐 = 𝐴𝑚𝜎𝑚 + 𝐴𝑓𝜎𝑓 (2) 
 
A expressão para o modulo de elasticidade de um compósito com fibras continuas e alinhadas na 
direção do alinhamento ( ou direção longitudinal ) da-se por: 
 
𝐸𝑐𝑙 = 𝐸𝑚𝑉𝑚 + 𝐸𝑓𝑉𝑓 (3) 
Ou 
𝐸𝑐𝑙 = 𝐸𝑚(1 − 𝑉𝑓) + 𝐸𝑓𝑉𝑓 (4) 
Para um carregamento longitudinal, a razão entre a cerga suportada pelas fibras e a carga suportada 
pela matriz é 
𝐹𝑓
𝐹𝑚
=
𝑉𝑓𝐸𝑓
𝑉𝑚𝐸𝑚
 (5) 
 
 
19 
 
11. Exemplo de calculo 
Determinação das propriedades para um compósito reforçado com fibras de vidro direção 
longitudinal 
 
Um compósito reforçado co fibras de vidro continuas e alinhadas, consiste em 40% de fibras de 
vidro com um modulo de elasticidade de 69GPa e 60% de uma resina de poliéster que, quando 
endurecida, exibe um modulo de 3,4GPa. 
a) Calcule o modulo de elasticidade desse compósito na direção longitudinal 
𝐸𝑐𝑙 = (3,4𝐺𝑃𝑎)(0,6) + (69𝐺𝑃𝑎)(04) 
𝐸𝑐𝑙 = 30𝐺𝑃𝑎 
b) Se a área de secção transversal é 250mm2e se uma tensão de 50MPa for aplicada nessa 
direção longitudinal, calcule a magnitude da carga suportada uma das fases e a matriz. 
𝐹𝑓
𝐹𝑚
=
(69𝐺𝑃𝑎)(0,4)
(3,4𝐺𝑃𝑎)(0,6)
= 13,5 
Alem disso, a forca suportada pelo compósito 𝐹𝑐 pode ser calculada a partir da tensão aplicada 𝜎 
e da área total da secção transversal do compósito AC de acordo com: 
𝐹𝑐 = 𝐴𝑐𝜎 
𝐹𝑐 = (25𝑚𝑚
2)(50𝑀𝑃𝑎) ↔ 12 500𝑁 
 
No entanto, essa carga total é simplesmente a soma das cargas suportadas pela fase fibra e pela 
fase matriz, ou seja: 
𝐹𝑐 = 𝐹𝑓 + 𝐹𝑚 
𝐹𝑐 = 12 500𝑁 
 
20 
 
A substituição de 𝐹𝑓 na equação anterior fornece 
13,5𝐹𝑚 + 𝐹𝑚 = 12 500𝑁 
𝐹𝑚 = 860𝑁 
 
Enquanto 
𝐹𝑓 = 𝐹𝑐 − 𝐹𝑚 
𝐹𝑓 = 12 500𝑁 − 860𝑁 ↔ 11 640𝑁 
 
 
c) Determine a deformação suportada por cada fase quando a tensão no item (b) for aplicada. 
As tensões para a fase fibra quanto a fase matriz devem ser calculadas em primeiro lugar. então, 
utilizando o modulo de elasticidade para cada fase, os valores para a deformação podem ser 
determinados: 
𝐴𝑚 = 𝑉𝑚𝐴𝐶 
𝐴𝑚 = (0,6)(250𝑚𝑚
2) ↔ 150𝑚𝑚2 
 
E por sua vez 
𝐴𝑓 = 𝑉𝑓𝐴𝐶 
𝐴𝑓 = (0,4)(250𝑚𝑚
2) ↔ 100𝑚𝑚2 
 
Dessa forma: 
𝜎𝑚 =
𝐹𝑚
𝐴𝑚
↔
860𝑁
150𝑚𝑚2
= 5,73𝑀𝑃𝑎 
21 
 
𝜎𝑓 =
𝐹𝑓
𝐴𝑓
↔
11 640𝑁
100𝑚𝑚2
= 116,4𝑀𝑃𝑎 
 
Finalmente, as deformações são calculadas de acordo com: 
𝜖𝑚 =
𝜎𝑚
𝐸𝑚
↔
5,73𝑀𝑃𝑎
3,4𝑥103𝑀𝑃𝑎
= 1,69𝑥10−3 
𝜖𝑓 =
𝜎𝑓
𝐸𝑓
↔
116,4𝑀𝑃𝑎
69𝑥103𝑀𝑃𝑎
= 1,69𝑥10−3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
12. Conclusão 
A partir do presente trabalho foi possível inferir que as propriedades dos compósitos são 
também dependentes das características dos processos de fabricação usados, sobretudo dos 
materiais brutos e tratamentos adicionais, como a modificação da superfície das fibras e a 
inclusão da proteção contra a oxidação. 
Com este trabalho concluiu-se que as características devem-se ao facto da matriz dos 
compósitos ser, em sua maioria, de natureza polimérico, com uma massa muito menor do que 
os materiais metálicos e cerâmicos. 
Tecnologicamente os compósitos mais importantes são aqueles em que a fase dispersa está na 
forma de uma fibra. 
Em suma, as características mecânicas de um compósito reforçado com fibras não dependem 
somente as propriedades da fibra, mas também do grau segundo o qual ma carga aplicada será 
transmitida para as fibras pela fase matriz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
13. Referências bibliográficas 
 A.Gomes; T.Matsuo; K.Goda; J.Ohgi. Composites Part A, 2007, 38, 1811. 5. 
K.G.Satyanarayana; J.L.Guimarães; F.Wypych. Composites Part A, 2007, 38, 1694. 6. 
 P.V.Joseph; K.Joseph; Sabu Thomas. Composites Science and Technology, 1999, 59, 
1626. 
 K.Joseph; E.S.Medeiros; L.H.Carvalho. Polímeros, 1999, Out/Dez, 136. 8. 
K.C.Manikandan Nair; Sabu Thomas; G.Groeninckx. Composites Science and 
Technology, 2001, 61, 2519. 
 DIAS, Salvador J. E.; Joaquim A. O, de Barros; “Materiais compósitos de CFRP no 
reforço ao corte de betão armado”, Universidade do Minho, Guimarães, 2004 
 ASHHBY, M. JOHHNSON, K. Materias e Design: arte e ciência da selecção dematerias 
no Design de Produto. 2ed. Trad. Arlete S. Marques. Rio de Janeiro: Elseier, 2011. 
 Rvabpolx01Artigo01New (scielo.br) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.scielo.br/j/po/a/HnPG6gCj6zbqpNQWh4CSxcR/?format=pdf&lang=pt
24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Anexo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
Resumo de artigo científico 
 
Resistência ao Impacto e Outras Propriedades de Compósitos Lignocelulósicos: Matrizes 
Termofixas Fenólicas Reforçadas com Fibras de Bagaço de Cana-de-açúcar. 
Pré-polímeros fenólicos e lignofenólicos (substituição de 40% em massa de fenol por lignina, 
extraída do bagaço de cana) foram sintetizados para preparar compósitos com matrizes termofixas, 
usando bagaço de cana-de-açúcar como agente de reforço. Este material lignocelulósico foi 
modificado por métodos químicos e/ ou físicos (tratamento com álcali, esterificação, ar ionizado). 
O bagaço de cana promoveu pequeno aumento na resistência ao impacto das matrizes fenólica e 
lignofenólica. Os métodos de tratamento de superfície melhoraram a dispersão das fibras na matriz 
assim como a adesão entre ambas as resinas, fenólica e lignofenólica, e as fibras lignocelulósicas. 
Apenas os compósitos tratados com ar ionizado mostraram melhores resultados de resistência ao 
impacto. Em relação à absorção de água, foi observado que os compósitos fenólicos reforçados 
com fibras tratadas com 8 % NaOH apresentaram uma menor absorção de água. Quanto aos 
compósitos lignocelulósicos, os reforçados com fibras esterificadas apresentaram uma menor 
absorção de água. 
É crescente o interesse na utilização de materiais lignocelulósicos, principalmente de fibras 
vegetais (sisal, juta, coco, banana, curauá), como reforço em compósitos de matriz termofixa e/ou 
termoplás. tica. Estes compósitos podem ser aplicados em diversas áreas, desde a indústria 
automotiva, embalagens até a de construção civil. O interesse por estes compósitos está 
relacionado às propriedades e características das fibras vegetais, podendo-se destacar baixo custo, 
baixa densidade, flexibilidade no processamento e uso de sistemas simples quando o tratamento 
de superfície é necessário. Além disso, as fibras vegetais são fontes renováveis, amplamente 
distribuídas, disponíveis, moldáveis, não-abrasivas, porosas, viscoelásticas, biodegradáveis, 
combustíveis e reativas. 
Visando o aproveitamento de recursos naturais (produtos e subprodutos agrícolas, tais como 
lignina e bagaço de cana), buscando-se alternativas que sejam economicamente viáveis para o 
reforço de ma�trizes fenólicas, realizou-se moldagens de compósitos de matrizes fenólica e 
lignofenólica reforçadas com fibras de bagaço de cana-de-açúcar, não tratadas, as�sim como 
submetidas a diferentes tratamentos físicos e químico. 
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Conclusões 
 No geral, conforme foi observado, os tratamentos químicos promoveram melhoria da adesão na 
interface fibras/matriz. No entanto, como alguns tratamentos levaram à extração de componentes 
da fibra, alterando propriedades mecânicas da mesma, a resistência ao impacto do compósito 
diminuiu, em alguns casos. Os resultados indicam que a lignina pode substituir parcialmente o 
fenol na preparação de matrizes fenólicas, sem que haja prejuízo para a propriedade de resistência 
ao impacto. A desvantagem, refere-se à absorção de água, que aumenta quando a lignina está 
presente. Destaca�se, no entanto, que a variação observada não foi muito significativa, ou seja, a 
maior absorção de água quando a lignina está presente na formulação da matriz não inviabiliza a 
sua utilização nesta aplicação. Considerando-se os resultados dos ensaios de impacto e das análises 
morfológicas viabilizadas pelas imagens obtidas via MEV, pode-se destacar os resultados obtidos 
pelo tratamento das fibras com ar ionizado, principalmente o compósito lignofenólico/ bagaço 
tratado com ar ionizado. Provavelmente, este tratamento melhorou a adesão do tipo mecânica (em 
algumas regiões) durante o processo de impregnação das fibras com a matriz lignofenólica, o que 
está ligado também à desagregação de fibras que este trata�mento provocou. Deve-se ressaltar a 
importância destes resultados, pois a desagregação de fibras é normalmente promovida por 
tratamento com álcali, que é um método que apresenta desvantagens em relação ao tratamento com 
ar ionizado, pois: 
• o tratamento com ar ionizado não envolve a utilização de solução aquosa alcalina, como no caso 
do tratamento com solução de NaOH, que implica em necessidade de posterior remoção de NaOH 
e, o que é mais importante, eliminação de água, o que é sempre problemático, tendo em vista o 
caráter hidrofílico das fibras. O tratamen�to com ar ionizado é feito por “via seca”.• o tratamento com NaOH promove extração de hemicelulose e lignina, o que altera as 
propriedades mecânicas das fibras, tornando-as, em alguns casos, menos adequada para utilização 
como reforço. Os resultados que se tem até o momento não indicam extração de componentes da 
fibra lignocelulósica, quando a mesma é tratada com ar ionizado. 
Os tratamentos com NaOH e as modificações químicas com anidrido succínico e 
lignina/formaldeído das fibras de bagaço, não levaram a uma melhora na performance dos 
compósitos finais, no que se refere à propriedade de resistência ao impacto. No entanto, as imagens 
obtidas via MEV revelaram uma interpenetração mais eficiente da matriz no feixe de fibras. No 
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que se refere à absorção de água por parte dos compósitos, o tratamento das fibras com álcali levou 
a melhores resultados, quando comparados com o tratamento com ar ionizado, pelo menos para 
este tempo de tratamento considerado.