Revisão bibliográfica - Materiais compósitos

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ENGENHARIA MECÂNICA 
PRINCÍPIO DA CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
 
EDUARDO MENDONÇA LIMA – 2000542 
 
 
 
 
 
 
 
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA DE MATERIAIS COMPÓSITOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Itaperuna 
2022 
EDUARDO MENDONÇA LIMA 
 
 
 
 
 
 
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA DE MATERIAIS COMPÓSITOS 
 
 
Revisão bibliográfica de 
materiais compósitos para 
obtenção de nota para a matéria 
de Princípio da Ciência dos 
Materiais no 1º semestre do ano 
de 2022. 
 
 
 
Orientador: Prof. Daniel Passos Gallo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Itaperuna 
2022 
ITAPERUNA-RJ, 2022 
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1.1. INTRODUÇÃO 
 O uso humano de materiais compósitos pode ser citado desde a antiguidade 
quando as antigas civilizações obtinham tijolos a partir da mistura úmida de argila e 
palha. Atualmente, o uso de materiais compósitos se expandiu do nosso cotidiano 
para áreas industriais como na área aeroespacial e principalmente na fabricação de 
aeronaves. Ainda no meio industrial, quando os materiais compósitos são utilizados 
nas buscas de propriedades magnéticas, térmicas, elétricas e ópticas desejadas, 
esses materiais são chamados de compósitos funcionais. 
 Os compósitos vêm primeiras sociedades agrícolas e foram esquecidos por 
séculos. O verdadeiro renascimento desses materiais começou com o uso de 
estruturas compósitas leves para muitas utilizações. Eles foram originalmente usados 
em aplicações elétricas, como dielétricos e cúpulas de radar por suas propriedades 
eletromagnéticas. Nas décadas de 1980 e 1990, o uso de compósitos tornou-se muito 
comum para melhorar o desempenho de veículos e aeronaves militares. 
A crescente preocupação com o meio ambiente e a redução dos custos de fabricação, 
bem como a reintrodução de fibras em tecnologias de compósitos reforçados deram 
origem a novos desenvolvimentos no uso desses materiais, incluindo a proteção de 
seres humanos contra incêndios e impactos. 
 Denomina-se de material compósito ou simplesmente de compósito um 
material composto por duas ou mais fases, sendo essas de diferentes propriedades 
químicas e físicas. Ainda, representam uma “classe de materiais compostos por uma 
fase contínua e uma fase dispersa, contínua ou não, cujas propriedades são obtidas 
a partir da combinação das propriedades dos constituintes individuais”. 
1.2. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS COMPÓSITOS 
 Podemos caracterizar os materiais compósitos de diversas maneiras, mas de 
uma forma geral, o material compósito é formado por dois materiais distintos com suas 
propriedades únicas, quando misturados, apresentam um comportamento diferente 
do comum quando não estão misturados. Por esse motivo são misturados, para obter 
um material com características necessárias que isoladamente não conseguiríamos 
obter. 
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 Os compósitos também podem ser de origem natural, como, por exemplo o 
tecido ósseo dos seres vertebrados, composto por uma estrutura mineral à base de 
cálcio, na qual estão presentes diversas proteínas do colágeno. 
 Outras características isoladas de cada matriz serão citadas no tópico 1.3. a 
seguir. 
1.3. MATRIZES E REFORÇOS 
 A matriz, é o material base do produto, sendo assim, os materiais compósitos 
podem ter suas matrizes a base de polímeros, metais e materiais cerâmicos, o mesmo 
vale para o reforço que compõe o compósito e que pode estar na fórmula de 
partículas, fibras, bastonetes, lâminas ou plaquetas. 
 O reforço pode ser feito para facultar todas ou apenas uma destas 
características dependendo dos requisitos exigidos pelo novo material. Para o reforço 
representar uma vantagem para o compósito este deve ser mais forte e rígido que a 
matriz e deve ser possível a sua troca quando se notar qualquer falha como vantagem. 
Deste modo a boa interação entre matriz e reforço pode ser garantida pela criação de 
uma interface entre ambos que possa adequar a rigidez do reforço com a ductilidade 
da matriz. 
 Podemos separar cada uma das matrizes e explicar separadamente. 
 1.3.1. Matriz Polimérica 
 Composta por um material formado por polímeros ou por um polímero e outra 
classe de material. Há basicamente quatro tipos de materiais compósitos poliméricos, 
são eles os Compósitos partículas, formados por Betão, Asfalto; Compósitos fibras, 
formados por Kevlar, poliéster; Compósitos laminares, formados por laminares de 
fibras e resinas e os Compósitos naturais, formados geralmente por madeira. 
 1.3.2. Matriz Metálica 
 Um material metálico é geralmente uma combinação de elementos metálicos. 
Eles têm um grande número de elétrons deslocalizados, ou seja, elétrons que não 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
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estão ligados a nenhum átomo em particular, e muitas das propriedades dos metais 
são diretamente atribuíveis a esses átomos. 
 Podemos caracterizar somente os metais como excelentes condutores 
térmicos e elétricos, são opacos a luz visível e além disso são muito resistentes e 
 ‘deformáveis, por isso são utilizados largamente em aplicações estruturais 
 Agora, os compósitos com matriz metálica oferecem muitas vantagens em 
relação aos materiais convencionais combinando as propriedades do metal com as 
propriedades do material que foi escolhido como reforço. Podemos comparar com os 
de matriz polimérica onde esta combinação com matriz metálica traz vantagens que é 
superior a conseguida nas matrizes poliméricas. 
 Comparando o número de aplicações onde se utiliza os compósitos metálicos 
com os compósitos poliméricos e materiais convencionais é pequeno. O elevado 
preço de produção e técnicas insuficientes (difícil processamento) condicionam a 
utilização destes compósitos. 
 1.3.3. Matriz Cerâmica 
 Os materiais cerâmicos são materiais que possuem uma característica comum, 
ou seja, são compostos por elementos metálicos e não metálicos, ligados por ligações 
de natureza mista, ligações covalentes iônicas. 
 Os materiais cerâmicos são, geralmente, duros e frágeis e possuem baixa 
resistência a tração e ao impacto. Em geral, a estrutura cristalina dos materiais 
cerâmicos é mais complexa que a dos metais, uma vez que eles são compostos pelo 
menos por dois elementos, em que cada tipo de átomo ocupa posições determinadas 
no reticulado cristalino. 
 Além das propriedades mecânicas acima mencionadas, as cerâmicas possuem 
altos pontos de fusão ou decomposição, baixa reatividade e baixa condutividade 
térmica em altas temperaturas e baixa resistência ao choque térmico. A condutividade 
térmica dos metais é geralmente muito maior do que a da cerâmica. 
 Podemos citar algumas características exclusivas de materiais compósitos com 
matriz cerâmica, também chamado de CMC, como, são inerentemente resistentes a 
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oxidação e a deterioração sob temperaturas elevadas, são leves e rígidos, apresenta 
melhor resistência em relação as cerâmicas convencionais e são suscetíveis à fratura 
frágil. 
 Os compósitos cerâmicos podem receber reforços vindo de fibras de vidro, 
fibras de carbono e fibra de carbeto de silício. 
1.4. APLICAÇÕES 
 Há diversas aplicações para os compósitos por serem materiais com facilidade 
em obter as características que queremos, porém, há duas áreas em que esses 
materiais vêm ganhando força atualmente, na aviação e nas construções. 
 Na aviação a aplicação mais comum é a matriz de resina de epóxi, que em 
comparação com outras opções, por exemplo a resina de poliéster, o epóxi é mias 
forte e tem boas propriedades de resistência a altas temperaturas. Para o reforço, as 
fibras mais comuns usadas na construção de aeronaves são a fibra de vidro e a fibra 
de carbono. 
 A fibra de vidro tem boa resistência à tração e compressão, boa resistência de 
impacto e é fácil de trabalhar. É relativamente barata e facilmente encontrada. Sua 
principal desvantagem é que ela é relativamente pesada, e dificilmente se consegue 
fazer uma estrutura de fibra de vidro mais leve do que umaestrutura de alumínio num 
projeto equivalente. 
 Já a fibra de carbono é, geralmente, mais forte e mais resistente à tração e 
compressão do que a fibra de vidro, além de maior capacidade de flexão. Também é 
consideravelmente mais leve que a fibra de vidro. 
 Nas construções, não é necessário explicar muito, o material mais usado é o 
concreto, por exemplo, é um compósito abundantemente utilizado na construção 
civil, cujo reforço é feito com partículas grandes e que pode ser modificado pela 
alteração da matriz e das fases dispersas. 
1.5. CONCLUSÕES 
 Na área da mecânica, como já foi escrito no tópico anterior, uma das principais 
aplicações tem sido nas aeronaves nas últimas décadas, desde a Segunda Guerra 
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Mundial, os compósitos têm ganho um papel importante no projeto da estrutura da 
aeronave. Sua flexibilidade de design e resistência à corrosão, bem como as relações 
de alta resistência-peso possível, sem dúvida, continuarão a contribuir para a criação 
de projetos de aeronaves mais inovadoras no futuro. Do pequeno Cirrus SR- 20 aos 
gigantes Boeing 787 e Airbus A380, fica evidente que o uso dos compósitos tem 
encontrado um lugar na construção de aeronaves, e estão aqui para ficar. 
 Nas construções civis, a exigência de desempenho em equipamentos e 
estruturas vem promovendo o desenvolvimento de novos materiais e novas técnicas 
de fabricação. Valores altos de resistência e rigidez aliados a menores pesos e 
custos de produção são obtidos frequentemente por meio da utilização de materiais 
compósitos. Com isso, vemos claramente que os compósitos também estão ligados 
na área da construção civil. 
 Podemos concluir que, atualmente nossa gama de materiais disponíveis para 
utilização nas construções tanto na área da mecânica quanto na área da civil ou 
qualquer outra área que envolva a escolha de materiais tem aumentando bastante, 
por serem materiais de fácil utilização e que com certas ligações nos entrega materiais 
com características que desejamos. 
1.6. Referências bibliográficas 
INFOESCOLA. Compósitos. Disponível em: https://www.infoescola.com/materiais/composito/ 
. Acesso em: 16 de maio de 2022. 
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em: 16 de maio de 2022. 
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http://blog.hangar33.com.br/a-era-dos-compositos-na-fabricacao-das-
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http://cirrusaircraft.com/sr20/
http://www.boeing.com/boeing/commercial/787family/
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http://blog.hangar33.com.br/a-era-dos-compositos-na-fabricacao-das-aeronaves/#:~:text=Alum%C3%ADnio%20e%20malha%20de%20cobre,projeto%20da%20estrutura%20da%20aeronave
http://blog.hangar33.com.br/a-era-dos-compositos-na-fabricacao-das-aeronaves/#:~:text=Alum%C3%ADnio%20e%20malha%20de%20cobre,projeto%20da%20estrutura%20da%20aeronave
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EXATAS E ENGENHARIAS. Aplicações de materiais compósitos na construção civil. 
Disponível em: 
https://ojs3.perspectivasonline.com.br/exatas_e_engenharia/article/view/1525#:~:text=O%20
concreto%2C%20por%20exemplo%2C%20%C3%A9,matriz%20e%20das%20fases%20disp
ersas. Acesso em: 17 de maio de 2022. 
https://ojs3.perspectivasonline.com.br/exatas_e_engenharia/article/view/1525#:~:text=O%20concreto%2C%20por%20exemplo%2C%20%C3%A9,matriz%20e%20das%20fases%20dispersas
https://ojs3.perspectivasonline.com.br/exatas_e_engenharia/article/view/1525#:~:text=O%20concreto%2C%20por%20exemplo%2C%20%C3%A9,matriz%20e%20das%20fases%20dispersas
https://ojs3.perspectivasonline.com.br/exatas_e_engenharia/article/view/1525#:~:text=O%20concreto%2C%20por%20exemplo%2C%20%C3%A9,matriz%20e%20das%20fases%20dispersas