Aula 18 - Materiais ceramicos e compositos

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UFR
Disciplina: Ciência dos Materiais
1°Semestre de 2019
Professora: Dra. Vanessa Motta Chad
E-mail: vanessamotta@ufmt.br
MATERIAIS CERÂMICOS
MATERIAIS CERÂMICOS
➢ As cerâmicas surgiram há mais de 9.000 anos.
➢ A palavra “cerâmica” se origina da palavra
grega “keramikos”, que significa material
queimado.
➢ Até a metade do século XX, os materiais cerâmicos envolviam apenas
produtos tradicionais, como tijolos, azulejos, louça, vidros e refratários.
➢ A compreensão da natureza interna desses materiais, aliada a novos
processos de fabricação e caracterização permitiu aplicações em várias
áreas, como na aeroespacial, nas telecomunicações e na médica.
➢ Os materiais cerâmicos são materiais inorgânicos e não-metálicos.
➢ Geralmente possuem alto ponto de fusão, dureza elevada e são
frágeis.
➢ A esse grupo pertencem o cimento e os vidros (os vidros são misturas
de óxidos e devem ser classificados como materiais cerâmicos).
➢ As cerâmicas são subdivididas em dois grupos:
→ Cerâmicas tradicionais
→ Cerâmicas avançadas
MATERIAIS CERÂMICOS
➢ Cerâmicas tradicionais: são
obtidas a partir de matérias-primas
naturais tais como argilas e areia.
São empregadas em tijolos, louças
de cozinha, louças sanitárias, etc.
➢ Cerâmicas avançadas: são
feitas a partir de óxidos de alta
pureza, têm composição definida e o
tamanho, a forma e a distribuição
das partículas são controlados. São
empregadas em capacitores, velas
de ignição, etc.
MATERIAIS CERÂMICOS
➢ No campo das cerâmicas avançadas, pode-se citar também o ônibus
espacial que emprega materiais cerâmicos que protegem a estrutura contra o
calor gerado durante a reentrada na atmosfera terrestre, sendo as temperaturas
da ordem de 1650°C.
➢ Entre os materiais cerâmicos utilizados estão:
→ Pastilhas de sílica revestidas com um vidro borossilicato: são leves,
porosas e reutilizáveis. São empregadas no revestimento da parte inferior
do ônibus espacial, que pode atingir temperaturas de até 1260°C durante a
reentrada na atmosfera.
→ Placas de sílica branca: são menos espessas que as pastilhas de sílica
revestidas e protegem diversas áreas contra temperaturas de até 649°C.
MATERIAIS CERÂMICOS
OUTRAS APLICAÇÕES DOS MATERIAIS CERÂMICOS
➢ Alumina (Al2O3): é utilizada como revestimento refratário de fornos de
fusão de metais e em outras aplicações sujeitas a altas temperaturas,
como em velas de ignição de motores de automóveis.
➢ Diamante (C): é o material natural mais duro que existe e também é
uma cerâmica. Diamantes industriais são utilizados como abrasivos para
desbaste e polimento. Além disso, recobrimentos do tipo diamante são
resistentes à abrasão e empregados em muitas aplicações, como em
ferramentas de corte. Outro uso é em jóias.
➢ Sílica (SiO2): constitui a base de muitos vidros. Os materiais com base
em sílica são usados em isolamento térmico; em fibras de reforço de
materiais compósitos; em vidraria de laboratórios, etc.
➢ Carbeto de silício (SiC): apresenta boa resistência à oxidação mesmo
em temperaturas superiores à temperatura de fusão do aço, sendo, por
isso, utilizado em equipamentos de siderurgia. É usado em resistências
elétricas de fornos.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
➢ Propriedades mecânicas
→ As características mais comuns dos materiais cerâmicos são:
▪ Dureza elevada;
▪ Resistência ao desgaste;
▪ Resistência à corrosão;
▪ Fragilidade (não se deformam plasticamente).
➢ Vantagem: podem ser utilizados em alta temperatura.
➢ Desvantagem: disposição à fratura catastrófica de forma frágil.
→ À temperatura ambiente, quando submetidas a tensões, as
cerâmicas quase sempre fraturam antes que qualquer deformação
plástica possa ocorrer.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
➢ A deformação plástica dos materiais cerâmicos cristalinos é um
resultado do movimento de discordâncias, como nos metais.
➢ A fragilidade das cerâmicas cristalinas, em parte, é explicada pelo
número limitado de sistemas de escorregamento operantes.
→ Sistema de escorregamento: A combinação do plano de
escorregamento juntamente com a direção de escorregamento.
▪ Plano de escorregamento: é o plano que possui maior
densidade planar, ou de maior densidade atômica.
▪ Direção de escorregamento: corresponde à direção que possui
a maior densidade linear. É a direção em que os átomos estão
mais próximos, ou seja, é direção de maior densidade atômica.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
➢ A deformação plástica de materiais cerâmicos não-cristalinos (ou que
não possuem uma ordenação atômica de longo alcance) não ocorre por
movimento de discordâncias, porque não existe uma estrutura cristalina
regular, ocorre por escoamento viscoso.
→ A propriedade característica para escoamento viscoso, é a
viscosidade que é uma medida da resistência de um material não-
cristalino a uma deformação permanente.
OUTRAS PROPRIEDADES
➢ Propriedades Térmicas
→ Entre as propriedades térmicas dos materiais cerâmicos tem-se:
▪ Alto ponto de fusão;
▪ Baixo coeficiente de expansão térmica;
▪ Baixa condutividade térmica .
➢ Propriedades ópticas
→ Descrevem a maneira com que um material se comporta quando
exposto a luz. Um material pode ser:
➢ Propriedades elétricas
→ Isolantes: Alumina, vidro de sílica (SiO2);
→ Semicondutores: SiC, B4C;
→ Supercondutores: (La, Sr)2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11
▪ Transparente (Janelas, lentes, artigos de
laboratório etc);
▪ Translúcido (Que possui a propriedade de transmitir a
luz somente de forma difusa; os objetos vistos através de
um meio translúcido não são claramente distinguíveis);
▪ Opaco.
Vidro 
translúcido
PROCESSAMENTO
➢ Devido às altas temperaturas de fusão dos materiais cerâmicos, as
técnicas de lingotamento ou de fundição são normalmente
impraticáveis.
➢ A fragilidade impede sua deformação plástica. Porém, algumas peças
cerâmicas são conformadas a partir de pós (ou aglomerados
particulados) que passam por etapas de secagem e queima.
CLASSIFICAÇÃO
➢ A maioria dos materiais cerâmicos se enquadra na classificação
mostrada a seguir:
▪ Vitrocerâmicos: vidro que foi transformado de um estado não-cristalino
para um estado cristalino mediante um tratamento térmico apropriado a alta
temperatura.
▪ Cimento: uma substância que liga agregados particulados através de uma
reação química para formar uma estrutura coesa.
VIDROS
➢ Principais características:
→ Reciclabilidade;
→ Transparência;
→ Impermeabilidade à fluidos;
→ Matéria-prima abundante na natureza;
→ Durabilidade. ➢ Vantagens
→ Reciclável;
→ Higiênico;
→ Inerte;
→ Versátil;
→ Impermeável;
→ Transparente.
➢ Desvantagens
→ Fragilidade;
→ Preço mais elevado quando comparado a 
outros materiais (por exemplo, uma porta de 
vidro é mais cara do que uma porta de madeira 
compensada);
→ Dificuldade no fechamento hermético;
→ Dificuldade de manipulação.
VIDROS
➢ Composições características de alguns vidros comerciais:
➢ A coloração do vidro é feita pela adição de substâncias como:
→ Cobalto para o vidro azul;
→ Óxido de cobre para o vidro verde;
→ Óxido de ferro para o vidro bronze;
→ Sulfato de zinco para o vidro fumê.,
VIDROS - PROCESSAMENTO
➢ As matérias-primas são aquecidas até acima das suas temperaturas de
fusão.
➢ Os principais elementos constituintes do vidro são os seguintes:
→ Sílica (SiO2 ): 70 a 72 %
→ Óxido de Sódio (Na2O): 12 a 14 %
→ Óxido de Cálcio (CaO): 9 a 11 %
→ Óxido de Magnésio (MgO): 0 a 3 %
→ Alumina (Al2O3): 1 a 2 %
→ Óxido de Potássio (K2O): 0 a 1 %
➢ O vidro comercial comum contém aproximadamente 75% de SiO2, 15%
de Na2O e 10% de CaO e é conhecido como vidro cal-soda.
➢ Os vidros de borossilicato contêm cerca de 15% de B2O3 e têm
excelente estabilidade dimensional e química. Seus usos incluem materiais
de vidro para laboratórios (Pyrex).
➢ Para aplicações onde a transparência é importante, é essencial que o
vidro seja homogêneo (deve existir fusão completa e mistura das matérias-
primas) e livre de poros (sem bolhas de gás que podem ser absorvidas no
banho líquido).
VIDROS - PROCESSAMENTO➢ Prensagem
→ O vidro em alta temperatura (viscoso) é conformado por aplicação de
pressão num molde de ferro fundido revestido com grafita.
→ O molde com forma desejada é aquecido para assegurar uma superfície
uniforme.
→ O tarugo de vidro é colocado no molde e em seguida um êmbolo
pressiona o tarugo contra as paredes do molde.
→ Após a prensagem o êmbolo é retirado.
→ A prensagem é usada na
fabricação de peças de
parede espessa (pratos e
tigelas).
VIDROS - PROCESSAMENTO
Exemplos Vidros prensados
➢ Insuflação
→ O vidro em alta temperatura (viscoso) é conformado por aplicação de
pressão num molde aquecido de ferro fundido revestido com grafita.
→ Em seguida o vidro é conformado pela injeção de ar comprimido que
faz com que ele adquira o formato do molde.
→ Embora o sopro ou injeção de
ar seja manual, especialmente
para objetos de arte, o processo é
completamente automatizado
para a produção de jarras de
vidro, garrafas e bulbos de
lâmpadas.
VIDROS - PROCESSAMENTO
Exemplos Insuflação
➢ Estiramento
→ Processo pelo qual são fabricadas chapas de vidro e fibras contínuas.
→ Acabamento superficial pode ser melhorado por flutuação da chapa em
banho de estanho líquido.
→ A peça é resfriada lentamente e depois tratada termicamente por
recozimento.
VIDROS - PROCESSAMENTO
Exemplos Estiramento
➢ Conformação de fibras
→ Além do processo de estiramento,
fibras podem ser fabricadas pelo
processo de conformação de fibras.
→ Nesse processo o vidro fundido é
colocado em câmaras de aquecimento.
→ As fibras são conformadas por
estiramento do vidro derretido através de
orifícios de pequenos diâmetros na base
da câmara.
→ A viscosidade do vidro é controlada
pelas temperaturas da câmara e dos
orifícios.
VIDROS - PROCESSAMENTO
➢ Vidro temperado
→ O processo de fabricação do vidro temperado consiste no aquecimento
da matéria-prima (vidro comum) à temperaturas entre 650 e 700ºC,
recebendo logo após, choque térmico provocado por jatos de ar.
→ Esta mudança brusca de temperatura faz com que quando a região
central da placa resfrie, sua contração é restringida pela superfície
solidificada onde surge uma tensão residual de compressão, adquirindo
neste processo características de resistência muito maior do que as do
vidro comum.
→ A finalidade da têmpera é estabelecer tensões elevadas de
compressão nas zonas superficiais do vidro, e correspondentes altas
tensões de tração no centro do mesmo.
→ O vidro temperado é utilizado em janelas de carros e de casas,
prateleiras de refrigeradores, fornos, mobiliários e muitas outras aplicações
onde a segurança é importante.
VIDROS - PROCESSAMENTO
Exemplos Vidro temperado
➢ Vidro laminado
→ É composto por duas ou mais placas de vidro, que são unidas por
uma ou mais camadas intermediárias de um polímero como o polivinil
butiral (PVB). Quando quebrado, os estilhaços ficam presos nesta camada
intermediária.
→ Polivinil butiral é uma película aplicada entre as chapas de vidro. É
nessa película que os fragmentos de vidro ficam presos em caso de quebra.
→ Graças a camada de PVB, o vidro laminado tem um melhor isolamento
acústico, devido ao efeito de amortecimento entre as placas de vidro, e
também bloqueia 99% dos raios ultravioleta transmitidos.
→ É normalmente utilizado quando existe uma possibilidade de impacto,
como em para-brisas de automóveis, onde se deseja ter maior segurança.
VIDROS - PROCESSAMENTO
Exemplos Vidros laminados
✓ Vidro multilaminado, que protege contra disparos de armas de fogo. É
fabricado através de um processo de calor e pressão, que utiliza –
intercaladamente – duas ou mais lâminas de vidro;
✓ Geralmente, o vidro blindado é constituído por uma combinação de dois ou
mais tipos de vidro, um duro e outro macio. A camada macia torna o vidro
mais elástico, fazendo com que ele se flexione, ao invés de se estilhaçar. Os
índices de refração dos vidros usados nas blindagens devem ser devem ser
os mais parecidos possíveis, para manter o vidro transparente, permitindo
uma visão limpa, e não distorcida, através do vidro. As blindagens podem
variar de espessura, de 19mm a 76mm.
➢ Vidro blindado
ARGILAS
➢ As argilas são matérias-primas cerâmicas largamente empregadas. São
baratas e encontradas em grande abundância na natureza.
➢ Sua popularidade está na facilidade com que produtos de argila podem
ser conformados.
➢ Mistura de argila e água, forma uma massa plástica muito susceptível à
conformação (hidroplasticidade). A peça conformada passa por secagem
para remover umidade e queima para melhorar sua resistência mecânica.
➢ Classificadas em:
→ Produtos estruturais de argila (exemplo: tijolos de construção e
telhas).
→ Louças brancas (as cerâmicas se tornam brancas após cozimento
em alta temperatura; exemplo: porcelana e louças sanitárias).
ARGILAS
➢ Argilas se fundem ao longo de uma faixa de temperaturas, que
dependerá da composição da argila. Assim, peças cerâmicas densas e
fortes podem ser produzidas durante a queima da argila.
➢ As argilas apresentam uma estrutura em camadas, que quando
misturada com água, as moléculas da água se ajustam no meio das
camadas e formam um filme fino ao redor das partículas da argila.
➢ As partículas ficam assim livres para se mover entre si, o que responde
pela plasticidade ou a hidroplasticidade da mistura água-argila.
➢ Argilas são alumino-silicatos, constituídas de Al2O3, SiO2 e água. A
argila mais comum é a caolinita [Al2(Si2O5)(OH)4].
→ Uma porcelana típica pode conter ~50% de argila, ~25% de
quartzo e ~25% de feldspato.
MATERIAIS COMPÓSITOS
✓ Compósitos reforçados com partículas
▪ Partículas grandes
▪ Partículas pequenas (reforçados por dispersão)
✓ Compósitos reforçados com fibras
▪ Quanto à matriz: Matriz de polímero (fibra de vidro; fibra de carbono; fibra
aramida); Matriz metálica; Matriz cerâmica; Carbono-carbono
▪ Quanto à fibra: Contínuo (alinhado); Descontínuo (alinhado; orientado
aleatoriamente)
✓ Compósitos estruturais
▪ Laminados
▪ Painéis em sanduíche
MATERIAIS COMPÓSITOS
MATERIAIS UTILIZADOS EM UM BOEING 787
➢ Na antiguidade, tijolos para a construção civil eram fabricados de barro e
capim seco, formando um compósito. O capim fornecia a resistência
mecânica do material enquanto o barro o preenchia fornecendo solidez.
➢No final da década de 1950 começaram a ser produzidas as "fibras
avançadas”, fibras de boro e carbono (final da década de 1960). O fim da
Guerra Fria, no final da década de 1980, causou uma redução na pesquisa
e no desenvolvimento de materiais compósitos para a área militar.
COMPÓSITOS – BREVE HISTÓRICO
➢ Muitos materiais compósitos
desenvolvidos durante a II
Guerra Mundial passaram a
ser utilizados em outras áreas,
como em artigos esportivos,
óculos, coletes a prova de
balas, entre outros.
→ As guerras sempre são um atraso quando se
considera o lado humano, mas proporcionam
avanços tecnológicos em várias áreas.
“Uma guerra sempre avança a tecnologia.
Mesmo sendo guerra santa, quente, morna ou fria.
Pra que exportar comida se as armas dão mais
lucro na exportação?”
(A canção do senhor da guerra, Renato Russo)
DEFINIÇÃO
➢ Material compósito: Qualquer material multifásico que exibe uma
proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o
constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de
propriedades.
→ As fases constituintes devem ser quimicamente diferentes.
▪ Lembrando que:
▪ Material multifásico: material que apresenta duas ou mais
fases.
▪ Fase: porção homogênea de um sistema que possui
características físicas e químicas uniformes.
COMPÓSITOS NATURAIS
MADEIRA: consiste de fibras de
celulose resistentes e flexíveis,
que são envolvidas e mantidas
unidas por meio de um material
mais rígido chamado de lignina.
OSSO: o osso é um compósito
constituído pela proteína mole,
conhecida por colágeno,
juntamente com o duro e frágil
mineral apatita.
➢ Compósito natural: material multifásico que existe naturalmente, nãoé criado pelo homem.
COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
➢ Compósito artificial: material multifásico feito artificialmente.
➢ A maioria dos compósitos foi criada para melhorar combinações de
características mecânicas, tais como a tenacidade e resistência mecânica
na temperatura ambiente ou em altas temperaturas.
➢ Muitos materiais compósitos são formados por apenas duas fases, uma
é chamada de matriz, que é contínua e envolve a outra fase, chamada
frequentemente de fase dispersa.
➢ As propriedades dos compósitos são uma função das propriedades das
fases constituintes, das suas quantidades relativas e da geometria da fase
dispersa.
→ Por geometria da fase dispersa entende-se a forma das partículas,
seu tamanho e sua distribuição.
➢ Características geométricas e espaciais das partículas da fase dispersa
que podem influenciar as propriedades dos compósitos
Fase 
dispersa
Fase 
matriz
Concentração Tamanho Forma
Distribuição Orientação
COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
Compósitos
Reforçados com 
partículas
Reforçados com 
fibras
Estruturais
DIVISÃO DOS COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
Compósitos
Reforçados com 
partículas
DIVISÃO DOS COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
Partículas 
grandes
Reforçados 
por 
dispersão
➢ Compósitos reforçados com
partículas: compósitos que
possuem partículas que atuam
como reforço, a fim de melhorar
propriedades do material, tais como
resistência à compressão,
resistência mecânica em
temperaturas elevadas, entre
outras.
Concreto
Cermetos Superligas
➢ Concreto: é composto por cimento (a matriz), areia e brita (os
particulados). Em sentido amplo, o termo concreto subentende um material
compósito que consiste em um agregado de partículas ligadas umas às
outras em um corpo sólido através de algum tipo de meio de ligação, isto é,
um cimento.
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM PARTÍCULAS GRANDES
Exemplos
➢ Cermetos: consiste de uma combinação de materiais cerâmicos e
metálicos. O cermeto mais comum é o carbeto cimentado, composto por
partículas extremamente duras de uma cerâmica refratária à base de
carbeto, tal como o carbeto de tungstênio (WC) ou o carbeto de titânio
(TiC), envolvidas em uma matriz de um metal, tal como o cobalto ou o
níquel. Esses compostos são utilizados como ferramentas de corte para
aços endurecidos.
Matriz de Cobalto 
(Área clara) 
Partículas de carbeto 
de tungstênio (Área 
escura) 
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM PARTÍCULAS GRANDES
COMPÓSITOS REFORÇADOS POR DISPERSÃO
➢ Superligas: Grupo de ligas desenvolvidas para aplicações que
requerem alto desempenho em temperaturas elevadas. As mais utilizadas
são à base de ferro, níquel e cobalto. As superligas em questão são as
endurecidas por dispersão de óxidos (ODS – Oxide Dispersion
Strengthening).
Superliga PM 1000
Características das partículas
✓ Termodinamicamente estáveis
✓ Possuem forma esférica
✓ Tamanho das partículas variando
de 20 a 80 nm
DIVISÃO DOS COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
Compósitos
Reforçados com 
fibras
➢ Compósitos reforçados com fibras:
Compósitos em que a fase dispersa encontra-se
na forma de uma fibra, isto é, um filamento que
possui uma grande razão entre o seu comprimento
e o seu diâmetro (grande comprimento em relação
ao diâmetro).
➢ O objetivo dos compósitos reforçados com
fibras incluem com frequência resistência
mecânica elevada em relação ao seu peso.
➢ Exemplo de tipos de materiais de reforço:
→ Palha: por séculos foi utilizada para reforçar tijolos de argila
→ Barras de aço: são introduzidas em estruturas de concreto como
reforço
→ Fibras de vidro: inseridas em uma matriz polimérica (compósito
popularmente chamado de “fibra de vidro”)
Airbus A380
O gigantesco Airbus A380 usa fibra de vidro em sua fuselagem e
asas, o que o torna mais leve e resistente e praticamente à prova
de impactos com aves e até ataques terroristas.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Airbus_A380
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
➢ Os compósitos com matriz de polímero (PMC – Polymer Matrix Composites)
consistem em uma resina polimérica como a fase matriz e fibras como meio de
reforço.
→ O termo resina é usado nesse contexto para identificar um plástico de
reforço com alto peso molecular. (Plástico: material polimérico que contém
outros aditivos)
➢ Esses materiais são usados em várias aplicações devido às suas propriedades
à temperatura ambiente, sua facilidade de fabricação e seu custo.
➢ Os compósitos com matriz de polímero podem ser classificados de acordo com o
tipo de reforço em:
→ Compósitos poliméricos reforçados com fibra de vidro
→ Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono
→ Compósitos poliméricos reforçados com fibras aramidas
▪ Polímero: Grupo de materiais normalmente obtidos pela união de moléculas em grandes cadeias
ou redes moleculares (molécula: um grupo de átomos ligados entre si através de ligações
interatômicas primárias). Os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termofixos (estáveis a
variações de temperatura) e elastômeros (borrachas).
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
➢ A “fibra de vidro” é um compósito que consiste em
fibras de vidro, contínuas ou descontínuas, contidas no
interior de uma matriz polimérica. O diâmetro das fibras
varia normalmente entre 3 e 20 m
Compósitos poliméricos reforçados com fibra de vidro
➢ Exemplos de aplicação:
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
Compósitos poliméricos reforçados com fibra de vidro
➢ O vidro é popular como um material de reforço com fibras por diversas
razões:
1 – É facilmente estirado na forma de fibras de alta resistência a partir do
seu estado fundido.
2 – É um material amplamente disponível e pode ser fabricado
economicamente.
3 – Como uma fibra, ele é relativamente forte, e quando se encontra no
interior de uma matriz de polímero produz um compósito que possui
resistência elevada.
4 – Quando associado com diferentes polímeros, possui um baixa
reatividade química que torna o compósito útil para aplicação em meio a
uma variedade de ambientes corrosivos.
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
➢ Compósitos que possuem fibras de carbono embutidas no interior de
uma matriz polimérica.
➢ O carbono é um material de fibra de alto desempenho e o reforço mais
comumente utilizado em compósitos avançados com matriz polimérica.
Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono
➢ Os compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono
apresentam uma combinação de baixo peso e resistência mecânica
elevada.
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono
➢ Exemplos de aplicação:
Vara de 
pescar
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
➢ Apresenta excelente relação resistência-peso, é resistente ao calor, leve,
possui resistência ao impacto e à fadiga.
➢ Quimicamente, eles são suscetíveis à degradação por ácidos e bases fortes,
mas são relativamente inertes frente a outros solventes e produtos químicos.
Compósitos poliméricos reforçados com fibras aramidas
➢ Os nomes comerciais para dois dos mais
comuns desses materiais compósitos são Kevlar e
Nomex (marcas registradas da DuPont).
➢ A poliamida foi sintetizada pela primeira vez pela
química Stephanie Kwolek, em 1965, funcionária
da DuPont.
➢ O Kevlar é um compósito polimérico, que pode
ser constituído por umas fibras aramidas curtas, ou
longas. Kevlar
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Compósitos com matriz de polímero
Compósitos poliméricos reforçados com fibras aramidas
➢ Exemplos de aplicação:
Suporta temperaturas de
contato superiores a
400ºC.
Compósitos
Estruturais
Laminados Painéis em 
sanduíche
DIVISÃO DOS COMPÓSITOS ARTIFICIAIS
➢ Compósitos estruturais: Um
compósito estrutural é composto
normalmente tanto por materiais
homogêneos como por materiais
compósitos, cujas propriedades
dependem não somentedas
propriedades dos materiais constituintes,
mas também do projeto geométrico dos
vários elementos estruturais.
→ Os compósitos laminares e os
painéis em sanduíche são dois
dos tipos de compósitos
estruturais mais comuns.
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Compósitos laminares
➢ Um compósito laminar é composto por folhas ou painéis que possuem
uma direção preferencial de alta resistência, tal como encontrado na
madeira e em plásticos reforçados com fibras contínuas e alinhadas.
→ Figura: Empilhamento de camadas
sucessivas reforçadas com fibras orientadas
para um compósito laminar:
➢ As camadas são empilhadas e
subsequentemente unidas umas às outras, de
modo tal que a orientação da direção de alta
resistência varia de acordo com cada camada
sucessiva.
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Compósitos laminares
➢ Exemplo de aplicação:
→ Madeira compensada: são utilizadas lâminas de
madeira de mesma espessura, unidas em camadas,
com a direção das fibras alternando-se entre as
diferentes camadas. Entre as camadas usa-se cola,
as lâminas coladas são aquecidas e submetidas à
pressão para formar um painel rígido.
→ Os laminados também podem ser construídos
empregando-se materiais na forma de tecidos, tais
como o algodão, o papel, ou fibras de vidro
trançadas, os quais são inseridos no interior de uma
matriz de polímero.
→ Um exemplo de estrutura laminada relativamente
complexa é o esqui moderno.
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Painéis em sanduíche
➢ Consistem em duas folhas externas mais resistentes, ou faces, que se
encontram separadas por uma camada de material menos denso, ou
recheio, que por sua vez possui menor resistência.
➢ Entre os materiais que são utilizados nas faces, estão incluídos as ligas
de alumínio, os polímeros reforçados com fibras, o aço e a madeira
compensada.
➢ Estruturalmente, o recheio separa as faces e resiste a deformações
perpendiculares ao plano da face, enquanto as faces suportam a maior
parte da carga.
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Painéis em sanduíche
➢ Um tipo de recheio é a estrutura em “colméia”, que consiste em finas
folhas moldadas com o formato de células hexagonais que são
interligadas tendo seus eixos orientados perpendicularmente ao plano das
faces. O material com o qual as colméias são fabricadas pode ser
semelhante ao material das faces.
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Painéis em sanduíche
Colmeia de alumínio
➢ Exemplos de aplicação: telhados, pisos de prédios, divisórias; em
aeronaves: nas asas, na fuselagem e nos revestimentos do leme horizontal.
Painel em saduíche com estrutura
em colméia, esse painéis
possuem baixo peso com alta
resistência a compressão.