Materiais Compósitos: Definição e Propriedades

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Material Compósito
Profa. Márcia Silva de Araújo
Definição
Um material se constitui num sistema de 
materiais pela mistura ou combinação de dois 
ou mais macroconstituintes diferindo em 
forma e/ou composição química e que seja 
essencialmente insoluvel entre si.
Muitos materiais compósitos são 
compostos de somente 2 fases, uma 
denominada de matriz, que é contínua e 
cerca a outra fase, freqüentemente chamada 
de fase dispersa. 
Classificação
Compósito Particulado Matriz 
Polimérica: Pneu
Matriz de borracha: material 
polimérico mole, macio a 
temperatura ambiente 
Fase dispersa de negro de 
fumo: material cerâmico 
rígido, duro absorvedor de UV 
e barato.
Compósito Particulado Matriz 
Metálica : CERMET
Matriz de Co: material 
metálico mole, macio, tenaz e 
com baixa temperatura de 
conformação 
Fase dispersa de WC: material 
cerâmico rígido, duro e frágil
Compósito Particulado Matriz 
Cerâmica: Concreto
Concreto
Matriz de cimento: material 
cerâmico aglomerante que se 
torna rígido após reação com 
água. 
Fase dispersa particulada 
composta de areia e brita:
matérias-primas que funcionam 
como enchimento, quanto mais 
compactada for a composição 
maior a resistência.
Concreto Armado
Fase dispersa 
filamentosa: material 
metálico que aumenta a 
resistência à tração do 
compósito.
Compósito Fibrilar Matriz 
Polimérica: PRFV, PRFC e PRFA
Compósito Fibrilar Matriz 
Cerâmica
Aumenta a tenacidade à fratura à medida 
que aumenta a concentração de whiskers.
Compósito Fibrilar Matriz 
Metálica
Compósito Estrutural:
Laminado
Compósito Estrutural: 
Sanduiche
• Espuma de PU
• Colméia
Compósito
As propriedades são função
Propriedades das fases constituintes
Adesão entre as fases
Quantidades relativas das fases
Geometria das fases dispersas:
Forma das partículas ou fibras;
Tamanho das partículas ou fibras;
Distribuição e a orientação das partículas 
ou fibras.
Compósitos Reforçados com 
Partículas
•Quantidades relativas
•Distribuição
•Geometria
•Orientação
Compósito Reforçados por 
Partículas
Matriz de cobre: mole, 
macio e com baixa 
temperatura de 
conformação
Fases dispersa de W: rígido 
e duro e alta temperatura de 
conformação
Compósito Reforçados por 
Partículas
Regra da mistura
Sendo Ec, Em e Ep os módulos do compósito, a matriz e da 
partícula e Vm e Vp as frações em volume da matriz e das partículas 
 Limite superior:
Ec = EmVm + EpVp
RTc = RTmVm + RTpVp
 Limite inferior:
Ec = EmEp
EmVp+EpVm
RTc = RTm RTp
RTmVp+RTpVm
Quantidade Relativa das Fases
Geometria
Razão de aspecto: 
Comprimento/ Diâmetro
Lc= comprimento crítico
Compósito Reforçados por 
Fibras
 Carregamento Longitudinal
Compósito Reforçados por 
Fibras
 Carregamento Longitudinal
Admite-se que a ligação interfacial fibra-matriz é 
muito boa, de modo tal que a deformação tanto da 
matriz quanto das fibras é a mesma, ou seja, uma 
situação de isodeformação (εc=εm=εf). Sendo Fc, Fm e 
Ff as cargas suportadas pelo compósito, pela matriz e 
pela fibra: 
Fc = Fm + Ff
Ec na direção longitudinal = EmVm + EfVf
RT na direção longitudinal = RTmVm + RTfVf
Compósito Reforçados por 
Fibras
 Carregamento Transversal
A tensão (σ) segundo a qual o compósito e
ambas as fases estão expostos é a mesma isotensão
(σ c= σ m= σ f). Sendo ε c , ε m e εf as deformações
do compósito, da matriz e da fibra:
ε c = ε m + εf
Ec = EmEf
EmVf+EfVm
RTc = RTm RTf
RTmVf+RTfVm
Ec = Em Vm + ER Ef Vf
Orientação
• Longitudinal
• Transversal 
• Aleatória
A resistência é 
maior na direção 
da orientação 
das fibras
Processamento Matriz 
Polimérica: Injeção
•Termoplásticos 
•Termorrígidos
• Elastômeros
Processamento Matriz 
Polimérica: Compressão
Matriz: 
•Termoplásticos
• Termorrígidos 
• Borrachas
Processamento Matriz 
Polimérica: Compressão
Processamento Matriz 
Polimérica: Prepreg
Processamento Matriz 
Polimérica: Pultrusão
Processamento Matriz 
Polimérica: Enrolamento
Tubos, 
reatores,