Revisão material compósito

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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
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.
	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 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 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 uma estrutura 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, cujoreforço 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 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.
WIKIPEDIA. Materiais Compósitos. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Comp%C3%B3sito#:~:text=Os%20comp%C3%B3sitos%2C%20tamb%C3%A9m%20chamados%20de,um%20produto%20de%20maior%20qualidade. Aceso em: 16 de maio de 2022.
EDISCIPLINAS. Classificação dos materiais. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3716461/mod_resource/content/3/PMT3100_2017-Un03-Classifica-v4.0.pdf . Acesso em: 16 de maio de 2022.
HANGAR 33. A era dos compósitos na fabricação das aeronaves. Disponível em: 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. Acesso em: 17 de maio de 22.
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%20concreto%2C%20por%20exemplo%2C%20%C3%A9,matriz%20e%20das%20fases%20dispersas. Acesso em: 17 de maio de 2022.