Principio e Ciencia dos Materiais - Materiais Ceramicos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E APLICADAS
PRINCÍPIOS DE CIÊNCIAS DOS MATEERIAIS
	
		
MATERIAIS COMPÓSITOS
Daniel Mendes Prates, Germano Evangelista Tomaz, Iuri Silva, Luiz Fernando Roberto, Leonardo Hubner Campos, Maria Laura Gonçalves Reis, Rodrigo Moreira Lana Silva 
Resumo
Este trabalho apresenta uma análise geral sobre o tema Materiais Compósitos. A concepção se baseia em uma pesquisa bibliográfica. Além disso, a estrutura é baseada em conceitos, definições e aplicabilidades do termo, ambos com a intenção de gerar um entendimento eficaz e motivador do conteúdo.
Palavras Chave: Materiais; Compósitos; Entendimento; Motivador.
I. Introdução
A evolução da aplicação e aprimoramentos dos materiais, são proporcionais ao processo evolutivo do homem. Pois, o desenvolvimento das civilizações ocorreu por meio de aperfeiçoamento dos materiais e sua relação de dependência.
 	Através das transformações e avanços, os ramos da Engenharia e da Ciência dos Materiais se solidificaram. Todavia, é possível salientar que a maioria dos materiais naturais oriundos ao longo desse período, possuem sua identidade baseada nos chamados materiais compósitos, assunto que será abordado no presente estudo.
Oriundo do século 20 o termo “material compósito”, é tido como uma classe de materiais promissores. Compósito por definição significa formado por duas partes, ou mais.
De modo geral, material compósito, pode ser caracterizado como dois ou mais materiais (fases ou constituintes), visando obter uma nova propriedade e consequentemente um novo material. Os materiais compósitos consistem normalmente de dois elementos: uma material base, denominado matriz, e um reforço. As propriedades dos compósitos variam conforme as características tanto da matriz quanto do reforço.
Levando em consideração a relevância do tema, percebe-se sua importância e sua contribuição para o processamento e produção de novos materiais, bem como o estabelecimento da engenharia e estudos voltados para os âmbitos da ciência, tecnologia e sociedade.
 Sendo assim o intuito desse trabalho é salientar o conceito desse material e exaltar seu poder de aplicação, levando em conta que a utilização dos mesmos garante um aprimoramento da ciência dos materiais e exploram uma concepção extremamente abrangente de comportamento, estrutura e propriedades de materiais.
II. Conceito de Compósitos 
O material compósito é definido normalmente, como dois ou mais materiais (fases ou constituintes) combinados de modo a formar um novo material. O compósito resultante terá propriedades diferentes, apesar dos constituintes manterem suas particularidades.
Grande parte dos compósitos consistem em materiais de enchimento ou de reforço apropriado e uma resina aglutinadora adequada, levando em consideração as características e propriedades desejadas. Normalmente, os componentes não se dissolvem um no outro, podendo ser identificados fisicamente por uma interface entre eles. Os compósitos podem ser de vários tipos. Alguns dos tipos predominantes são materiais fibrosos (compostos de fibras em uma matriz) e particulados (compostos de partículas em uma matriz). Muitas combinações diferentes de materiais de reforço e da matriz são usadas para se fabricar compósitos. (CALLISTER, 2006, p. 8).
Dependendo do tipo de matriz usado, os compósitos podem ser classificados em compósitos de base metálica (Metal Matriz Composite – MMC), compósitos de base cerâmica (Ceramic Matriz Composite – CMC) e compósitos de base polimérica (Polymer Matrix Composite – PMC). Os materiais fibrosos ou particulados também podem ser selecionados de qualquer uma destas três categorias principais de materiais, cujos exemplos são vidro, carbono, carbeto de silício, aramida, etc. As combinações de materiais utilizados no projeto de compósitos dependem principalmente do tipo de aplicação e do ambiente no qual o material será utilizado.
Os materiais compósitos substituíram componentes metálicos principalmente na indústria aviônica, aeroespacial, automotiva, indústria de material esportivo e na construção civil. Alguns compósitos avançados têm rigidez e resistência semelhantes à de alguns metais, porém com densidade significativamente menor e, por conseguinte, com peso resultante mais baixo. Essas características os tornam extremamente atraentes em situações nas quais o peso do produto é um fator crucial. 
De maneira geral, a desvantagem principal da maioria dos compósitos é a sua fragilidade e a sua baixa resistência à fratura. Algumas destas deficiências podem ser reduzidas, em determinadas situações, pela escolha adequada do material da matriz (CALLISTER, 2006, p. 9).
III. Processamento de Compósitos
Esta técnica é usada para a fabricação de componentes que possuem comprimentos contínuos e uma forma com seção reta constante (hastes, tubos, feixes). Impregna-se uma resina termorrígida nas fibras; estas são a seguir puxadas através de uma matriz de aço da a forma desejada e também estabelece a razão resina-fibra. 
O material passa, então, através de uma matriz de cura que é usada com precisão de maneira a conferir a forma final; esta matriz é também aquecida a fim de iniciar a cura da matriz de resina. Um dispositivo de puxamento estira o material através da matriz e também determina a velocidade de produção. As principais fibras empregadas são fibras de vidro, carbono e de aramida e os materiais de matriz incluem poliésteres, ésteres vinílicos e resinas epoxis.
IV. Compósitos Reforçados com Partículas
Os compósitos reforçados por partículas (particulados) podem ser subdivididos em compósitos reforçados por dispersão e compósitos reforçados com partículas grandes, em ambos os compósitos particulados suas partículas possuem dimensões iguais em todas as direções (são equiaxiais). 
Estes dois tipos de particulados se diferem apenas na forma como é alcançado o aumento de resistência do material. No caso dos compósitos reforçados por dispersão ocorre aumento da resistência por meio de uma interação a nível atômico ou molecular (partículas de tamanho médio de 10 nm), quando um compósito reforçado por dispersão receber uma força esta é absorvida quase por completo pela fase matriz, as partículas dispersas fazem, então, impedir/dificultar a dissipação das discordâncias no material. 
Para reforços por dispersão podemos citar o óxido de alumínio, os óxidos contribuem para o aumento das propriedades do material, pois impede a propagação das trincas já que apresentam elevada dureza. O volume da fase dispersa não ultrapassa 15% do total.
Um outro tipo de compósito reforçado por partículas são os cermetos, estes materiais são uma combinação entre uma cerâmica e um metal. Destaca-se por ter baixa densidade, alta resistência a elevadas temperaturas, alta dureza, alta resistência a oxidação e ao choque térmico, alta resistência a abrasão e a corrosão.
Quanto aos reforçados com partículas grandes, sua interação não é em nível molecular ou atômico pois são maiores, ao sofrer ação de uma força o particulado reage internamente com mesma, fazendo assim, com que a força seja dividida entre as fases matriz e dispersa. 
Para reforço por partículas grandes um dos maiores exemplos é o concreto, uma mistura de cimento (aluminossilicato de cálcio) com areia e brita. Nesse compósito a fase matriz é assumida pelo cimento e a fase dispersa pela areia e brita, o volume respectivo de cada fase é de 25 a 40% e 60 a 75%.
V. Compósitos Reforçados com Fibras
As características mecânicas são as que mais sofrem influência do comprimento das fibras, contudo uma alta resistência não depende unicamente do comprimento da fibra, mas também do grau que a carga aplicada na peça é transmitida para as fibras através da fase matriz.
A dimensão entre as fases fibra e matriz é importante para a correta transmissão dessa força sofrida, quando ocorre a tensão, essa ligação fibra-matriz cessa nas extremidades da fibra, produzindo um padrão de deformação. 
Num processo onde existe uma alta adesão entre as duas fases (fibra e matriz),ganha-se resistência mecânica, mas a dissipação de forças é dificultada e com isso o material torna-se frágil. O inverso também é válido.
Um determinado comprimento crítico de fibra é necessário para um aumento na resistência e na rigidez de um material compósito. A exemplo, para inúmeras combinações de matriz-fibra de vidro e matriz-fibra de carbono, esse comprimento crítico é da ordem de um milímetro, o que se situa entre 20 e 150 vezes o diâmetro da fibra
Ademais a orientação da fibra provoca mudanças nas características do compósito, se as fibras estiverem orientadas formando um ângulo raso com o sentido do esforço a resistência será máxima. Identicamente quando o ângulo entre as fibras e a direção do esforço for tornando-se obtuso, a resistência cai, e, ao formar um ângulo reto, a resistência é mínima. 
Partindo dessa exposição é feita a seguinte separação nos compósitos fibrosos, na primeira categoria ficam as fibras contínuas, na segunda ficam as fibras descontínuas, podendo essas serem subdivididas em alinhadas ou desalinhadas.
Para compósitos com fibras contínuas e alinhadas as respostas mecânicas desse tipo de compósito dependem de diversos fatores, que vão desde o comportamento tensão-deformação das fases fibra e matriz, frações volumétricas das fases até a direção a qual a carga é aplicada. compósitos que possuem fibras alinhadas possuem uma alta anisotropia, ou seja, conforme a direção que em que o material é solicitado ele responde de uma maneira.
Analisando o gráfico 1 notamos que a fibra é totalmente frágil e que a fase matriz é razoavelmente dúctil. No primeiro estágio a fibra e a matriz deformam-se elasticamente, onde as curvas são lineares. 
No segundo estágio podemos observar o as propriedades mecânicas do compósito, nessa região a matriz escoa e se deforma plasticamente, enquanto as fibras continuam a se alongar elasticamente visto que o seu limite de resistência a tração é significativamente maior do que o limite de escoamento da matriz. Outro aspecto importante neste segundo estágio é que a proporção de carga aplicada que é suportada pelas fibras aumenta consideravelmente.
Nota-se também que a fratura não é catastrófica, visto que quando as fibras se rompem a matriz ainda continua a deformar-se em regime plástico.
 
Gráfico 1: Tensão versus deformação. Em (a) as curvas para fibra e matriz, em (b) curvas para o compósito.
Fonte: adaptado de Callister (2008 p. 587)
Para compósitos com fibras descontínuas e alinhadas, estes compósitos são menos eficientes que os compósitos com fibras descontínuas e desalinhadas, contudo estão tendo importância no mercado. Os compósitos com fibras descontínuas e alinhadas podem ser produzidos tendo módulos de elasticidade e limites de resistência à tração que se aproximam parcialmente aos compósitos com fibras contínuas.
Para compósitos com fibras descontínuas e orientadas aleatoriamente. São materiais anisotrópicos, ou seja, suas propriedades físicas dependem da direção em que são medidas, resistência e o reforço máximos são obtidos ao longo da direção de alinhamento (longitudinal).
Matérias com fibras descontínuas, sejam elas alinhadas ou não, tem custo de produção relativamente mais barato que compósitos reforçados com fibras contínuas, sua produção também é mais rápida e as técnicas usadas para tal incluem moldagem por compressão, injeção e extrusão.
VI. Compósitos com Matriz
	As fases dos compósitos são camadas de matrizes, podendo ser de três tipos: polimérica, cerâmica e metálica; ou fases dispersas, sendo geralmente fibras ou partículas que servem como carga.
	A matriz, geralmente, é um material contínuo que envolve a fase dispersa, desse modo, para que se forme um compósito é necessário que haja afinidade entre os materiais que serão unidos. Por isso, é importante conhecer, tanto as propriedades físicas como químicas, mas especificamente as propriedades das interfaces dos constituintes dos compósitos.
A matriz é uma fase que tem função estrutural, agindo com um agente fixador. Dessa forma, ao preencher os espaços vazios, a matriz auxilia o posicionamento, transmiti carga mecânica e protege os reforços. A figura 1 exibe as fases de um compósito.
Figura 1 - As fases de um compósito 
Fonte: Daniel e Ishai, 2006.
Matriz Polimérica
A matriz polimérica é composta por um material formado por polímeros ou por um polímero e outro tipo de material.
A utilização de materiais compósitos, de matrizes poliméricas, veio introduzir novos conceitos na análise do comportamento dos materiais, nomeadamente o comportamento anisotrópico e a dependência das propriedades com o tempo, como consequência do comportamento viscoelástico dos polímeros (GUEDES, 2011). 
As resinas poliméricas mais utilizadas e mais baratas são poliésteres e os ésteres vinílicos, geralmente usados em compósitos reforçados com fibra de vidro. Uma ampla variedade nas propriedades é possível a partir de formulações destas resinas.
Outro polímero utilizado é o expóxi, que possui maior resistência à umidade e melhores propriedades mecânicas, porém são mais caros, geralmente utilizados em aplicações aeroespaciais. Para aplicações em elevadas temperaturas são empregadas resinas poliamidas que suportam em regime contínuo 230 °C.
Os compósitos com matriz polimérica (PMC – Polymer Matrix Composites) são compósitos com matriz em uma resina polimérica e fibras como meio de reforço, muito utilizada por possuírem boas propriedades a temperatura ambiente, facilidade na fabricação e baixo custo. São classificados pelo tipo de reforço, vidro, carbono, e aramida.
Também chamados de GFRP – Glass Fiber Reinforced Polymer, os compósitos poliméricos reforçados com fibras de vidro podem ser contínuas ou descontínuas, tendo seus diâmetros variando entre 3 e 20 micrômetros.
Suas maiores vantagens são: o vidro é estirado com facilidade na forma de fibras de alta resistência a partir do estado fundido, é um material facilmente disponível, o compósito pode ser fabricado economicamente e com uma ampla variedade de técnicas de fabricação, o compósito formado possui uma resistência específica muito alta e é resistente a ambientes corrosivos.
Um cuidado especial deve ser tomado quanto à superfície da fibra de vidro, pequenos defeitos superficiais afetam negativamente comprometendo a fibra. Estes defeitos podem ocorrer pelo atrito ou abrasão ou mesmo pelo contato com a atmosfera normal. Geralmente ao serem fabricadas, as fibras de vidro são recobertas com uma substância que as protege, no processo de fabricação do compósito esta substância é retirada e substituída por um agente acoplador o qual promove uma forte ligação entre a fibra e a matriz.
Algumas das limitações deste compósito é o fato de não serem muito rígidos, sua resistência é alta, mas a rigidez não, por exemplo não serve como elemento estrutural em um avião. Sua temperatura de serviço está abaixo de 200°C, salvo pelo uso de sílica fundida de alta pureza para as fibras e polímero de alta temperatura como as resinas poliamidas, podendo assim chegar a uma temperatura de serviço de 300°C. 
Algumas aplicações para a fibra de vidro são: carcaças de automóveis e barcos, tubulações de plásticos, recipientes para armazenamento, pisos industriais entre outras. Na tentativa de diminuir o peso dos veículos e aumentar a eficiência dos combustíveis, as indústrias de transportes vêm utilizando cada vez mais os compósitos poliméricos reforçados com fibra de vidro.
Os compósitos poliméricos reforçados com fibra de carbono, também chamado de CFRP - Carbon Fiber Reinforced Polymer, são compósitos avançados que utilizam o carbono que é um material fibroso de alto desempenho. 
Algumas características que levam a sua utilização são: dentre todas as fibras de reforço o carbono é o que possui maior módulo específico e maior resistência específica, suas propriedades mecânicas permanecem a altas temperaturas, a temperatura ambiente é resistente a meios corrosivos como umidade, solventes, ácidos e bases, foram desenvolvidos processos de fabricação que são economicamente viáveiscom boa relação custo benefício. 
A produção de fibra de carbono é feita a partir de três materiais orgânicos precursores, o raion, a poliacrilonitrila e o piche, as características da fibra varia de precursor para precursor. 
As fibras de carbono são classificadas de acordo com o módulo em tração e são módulo padrão, módulo intermediário, módulo alto e módulo ultra-alto. Os seus diâmetros variam entre 4 e 10 micrometros e podem ser contínuas ou descontínuas.
São amplamente utilizados em equipamentos esportivos, em carcaças de motores a jato, em vasos de pressão, em componentes estruturais de aeronaves, entre outros.
A grande vantagem dos compósitos poliméricos reforçados com fibra de aramidas é a relação resistência – peso, os nomes comerciais para as duas mais comuns são Kevler e Nomex, elas ainda são classificadas em vários tipos de acordo com os comportamentos mecânicos.
Essas fibras possuem módulo e limite de resistência a tração longitudinais maiores que os outros materiais poliméricos fibrosos, mas não são resistentes a compressão. Possuem boa tenacidade, resistência ao impacto e são resistentes afluência e a fadiga. Sua temperatura de serviço varia entre -200°C e 200°C, não são resistentes a ação de ácidos e bases fortes, mas inertes a outros solventes e produtos químicos.
Esse tipo de fibra pode ser processada por operações têxteis uma vez que são flexíveis. As maiores aplicações para compósitos poliméricos reforçados com fibra de aramidas são: produtos balísticos (coletes e blindagens a prova de bala), artigos esportivos, pneus, cordas, carcaças de mísseis, vasos de pressão, freios e embreagens. 
Uma comparação entre as características mecânicas de três materiais compósitos na direção longitudinal e transversal pode ser feita a partir da Tabela 1.
 
Tabela 1: Propriedades de compósitos com matriz expóxi reforçados com fibra contínuas e alinhadas de vidro, carbono e aramidas. Fração volumétrica da fibra de 0,6.
Fonte: Callister, Jr.Willian D.( 2008, p.440)
 
Porém ainda há outras fibras como, boro, carbeto de silício e o óxido de alumínio são utilizados em componentes de aeronaves militares, pás de rotores de helicópteros, artigos esportivos, extremidades de foguetes, entre outros.
Matriz Cerâmica
Desde os primórdios da humanidade os materiais cerâmicos sãos alguns dos mais utilizados, no entanto o desenvolvimento dos compósitos de matriz cerâmica vem sendo menos utilizado do que os demais tipos de matrizes, dentre outros motivos, devido sua dificuldade de fabricação, que envolve altas temperaturas em suas etapas, sendo assim, necessária a utilização de reforços que suportem altas temperaturas. Outro motivo é o aparecimento de tensões térmicas, devido à diferença de coeficientes de expansão térmica entre matriz e reforço durante o resfriamento.
Segundo Callister (2008), os compósitos com matriz cerâmica (CMC) são inerentemente resilientes á oxidação e à deterioração a temperaturas elevadas. São fortemente suscetíveis a fratura frágil e podem ser fabricados utilizando-se estampagem a quente, estampagem isostática a quente e técnicas de sinterização na fase líquida.
Os compósitos cerâmicos possuem maiores tenacidades à fratura. Dentre os compósitos de matriz cerâmica destacam-se os compósitos de matriz cimentícia, que podem ser considerados com uma subcategoria, que engloba as argamassas e os concretos.
A matriz cimentícia é a principal matriz cerâmica empregada na engenharia civil, sendo ela formada pela hidratação e que se caracteriza pela boa resistência e compressão, reduzida resistência a tração, modesto módulo de elasticidade e comprimento frágil (SILVA; GARCEZ, 2010).
A inserção das fibras modifica significativamente as características de matriz frágil, como por exemplo, o concreto, aumentando a ductilidade, a tenacidade, a resistência a tração e os impactos. As fibras mais utilizadas como reforço na produção do concreto são as de aço, vidro e polipropileno. Por isso se explica a grande utilização desse tipo de compósitos.
Essencialmente, essa melhoria nas propriedades de fratura resulta das interações entre as trincas que avançam e as partículas da fase dispersa, onde a iniciação da trinca ocorre normalmente na fase matriz, enquanto a propagação da trinca é impedida ou retardada pelas partículas, fibras ou whiskers, como esquematizado na Figura 2.
Figura 2 - Demonstração esquemática do aumento da tenacidade por transformação. (a)Uma trinca antes da indução da transformação de fases da partícula ZrO2. (b) Parada da trinca devido à transformação de fases induzida pela tensão. 
Fonte: Callister (2008 p. 444)
 
Uma técnica de aumento da tenacidade interessante nesses casos, utiliza uma transformação de fases para bloquear a propagação das trincas e é denominada como
aumento da tenacidade por transformação, onde pequenas partículas de zircônia parcialmente estabilizada são dispersas no interior do material da matriz, sendo este frequentemente Al2O3, ou a própria ZrO2. Geralmente CaO, MgO, Y2O3 e CeO são usados como estabilizadores.
Outras técnicas de aumento da tenacidade vem sendo desenvolvidas recentemente e envolvem a utilização de whiskers cerâmicos, com frequência SiC ou Si3N4. Esses whiskers podem inibir a propagação de trincas defletindo as extremidades das trincas, formando ligações através das faces das trincas, absorvendo energia durante o arranchamento conforme os whiskers se deslocam da matriz e/ou causando uma redistribuição das tensões nas regiões adjacentes.
Os compósitos particulados de matriz cerâmica, em nível microscópico, consequentemente, o concreto pode ser considerado como um material compósito particulado, consistindo de partículas de agregado dispersa em uma matriz de cimento.
Matriz Metálica
Os compósitos com matriz metálica, geralmente são produzidos com um metal de baixa densidade, como alumínio e magnésio, reforçado com partículas ou fibras cerâmicas. Em comparação com um material sem reforço possui maior resistência e dureza, além de suportar maiores temperaturas de trabalho e possuir maior resistência ao desgaste.
Estes compósitos oferecem vantagens em relação aos materiais convencionais, combinando as propriedades do metal que serve de matriz com as propriedades do material que serve de reforço , esta combinação de vantagens é superior que as conseguida com os compósitos poliméricos.
Os compósitos de matriz metálica são fabricados a partir do processo de sinterização. Formalmente, sinterização é um tratamento térmico para ligar as partículas umas às outras em uma coerente e sólida estrutura, via eventos de transporte de massa, que em sua maioria ocorre nos níveis atômicos. A força motriz do sistema para ocorrer a sinterização é a diminuição da energia livre do sistema, diminuindo a área de superfície, por formar ligações entre partículas.
As primeiras aplicações dos compósitos com matriz metálica foram estruturais nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, na forma de chapas ou peças forjadas, devido a necessidade de componentes leves e resistentes. Como o caso da biela de motor automático reforçada por fibras e sintetizadas com metal líquido. (German, Randall M.).
VII. Compósito Carbono-Carbono
Os compósitos carbono-carbono são um dos materiais mais promissores no ramo da engenharia, originada a partir de uma matriz de carbono e um reforço com fibras de carbono, mas por se tratar de materiais novos e caros não são tão utilizados, têm como principais propriedades: altos módulos de tração, limites de resistências mantidas até temperaturas superiores à 2000 ºC, resistência à fluência e alto valor de tenacidade à fratura. Os compósitos possuem ainda baixíssimos coeficientes de expansão térmica, além de condutividades térmicas elevadas.
A principal razão para o encarecimento desse material é o procedimento para a produção do mesmo, onde é adotadas técnicas muito complexas, onde as fibras de carbono são produzidas de acordo com o padrão bidimensional e tridimensional desejado.
Na aeronáutica o projeto teve início no final da década de 1980, na Divisãode Materiais do IAE, e teve por objetivo obter materiais termo-estruturais de maior resistência mecânica, massa específica de 1,85 g/cm3 e maior resistência à abrasão, necessários à motores-foguete de grande porte. O desenvolvimento foi focado na otimização de processos de fabricação, notadamente via impregnação em fase líquida (piches e resinas) de preformas de fibras de carbono (IAE).
VIII. Compósitos Híbridos
O Compósito híbrido é um compósito reforçado com fibras, obtido utilizando-se dois ou mais tipos de fibras diferentes em uma única matriz, os híbridos possuem uma melhor combinação global de propriedades do que compósitos que contêm apenas um único tipo de fibra.Aplicações principais para compósitos híbridos são componentes estruturais de transporte leve rodoviário, aquático e aéreo, equipamentos esportivos, e componentes ortopédicos leves.
Os materiais Híbridos, podem ser divididos em dois: Naturais e sintéticos .Os materiais Híbridos Naturais são os que existem na natureza e os Sintéticos são os feitos pelo homem. A madeira e os ossos são exemplos de materiais Híbridos naturais. O material popularmente chamado de fibra de vidro é um exemplo de material Híbrido Sintético. A fibra de vidro fornece a armação e a resina é a matriz. 
 As fibras de carbono são fortes e relativamente rígidas e fornecem um reforço de baixa densidade; entretanto, elas são caras. Fibras de vidro são baratas e lhes falta a rigidez do carbono. O híbrido vidro-carbono é forte e tenaz, tem maior resistência ao impacto e pode ser produzido num custo menor do que qualquer um dos plásticos reforçados com carbono ou com vidro. Neste tipo de compósito híbrido, quando submetido à tensão ou tração produz falhas usualmente não catastróficas. As fibras de carbono são as primeiras a falharem, quando então a carga é transferida às fibras de vidro. Na falha das fibras de vidro, a fase matriz deve suportar a carga aplicada. 
IX. Degradação do Material
Em sistemas multicomponentes, como no caso dos compósitos, raramente os componentes serão quimicamente inertes entre si. O mais comum é que os produtos de degradação de um componente interajam com os produtos de degradação dos demais componentes sinérgica ou antagonicamente, ou seja, acelerando ou retardando a degradação do sistema como um todo. 
Em diversos países já existem legislações ambientais regulamentando o descarte de materiais compósitos, conduzindo para o desenvolvimento de tecnologias para este fim . No Brasil, recentemente foi aprovada a Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei 12305/10), que também vem a orientar entidades públicas e privadas a buscar novas tecnologias para tratar diferentes tipos de materiais, e entre eles, materiais compósitos.
No geral os materiais compósitos tem tempos de degradação diferentes. Sobre condições diversas temos materiais que se degradam em presença de calor, substâncias químicas, ou de condições ambientais. Hoje uma das alternativas para que ocorra uma degradação mais rápida no ambiente é a utilização de materiais compósitos biodegradáveis.
X. Compósitos Estruturais - Aplicação na Indústria Aeroespacial
Em meados da década de 60, os compósitos estruturais de alto desempenho foram inseridos de maneira definitiva na indústria aeroespacial. O desenvolvimento de fibras de carbono, boro e quartzo ofereceram para os engenheiros a oportunidade de flexibilizar os projetos estruturais, atendendo as necessidades de desempenho em vôo de aeronaves e veículos de reentrada. Em paralelo, os compósitos carbono/carbono (Compósitos de Carbono Reforçados com Fibras de Carbono - CRFC) e tecidos de fibras de quartzo foram desenvolvidos e submetidos a severas condições térmicas e de erosão, em cones dianteiros de foguetes, em partes externas de veículos submetidos à reentrada na atmosfera terrestre e em aviões supersônicos. Os avanços dos compósitos criaram novas oportunidades para estruturas de alto desempenho e com baixo peso, favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos, como na área de mísseis, foguetes e aeronaves de geometrias complexas (REZENDE, 2000; NETO, 2016).
O crescente uso de polímeros reforçados com fibras de carbono no setor aeronáutico, devido principalmente, ao constante desafio que esta indústria possui na obtenção de componentes que demonstram os maiores valores de resistência mecânica e de rigidez específicas entre os materiais disponíveis. A substituição do alumínio por compósitos poliméricos estruturais, por exemplo, permite uma redução de peso de 20 a 30%, além de 25% na redução do custo final de obtenção das peças (REZENDE, 2000).
Diante disso, a utilização de compósitos poliméricos avançados em partes estruturais de aeronaves cresce a cada ano, devido às excelentes propriedades mecânicas que este material oferece ao componente que está sendo desenvolvido e por permitir flexibilidade no projeto de peças complexas.
No setor aeroespacial tem-se, ainda, os compósitos carbono/carbono, como foi citado no capítulo IX, estes são constituídos por uma matriz carbono, proveniente de precursores à base de resinas ou piches. Aliando as propriedades de alto desempenho das fibras de carbono com as características singulares do carbono. Os materiais carbonosos, em suas diferentes formas estruturais, apresentam alta resistência mecânica em temperaturas de até 2800°C, na ausência de oxigênio, boa resistência à corrosão, baixa expansão térmica, inércia química e resistência a variações súbitas de temperatura (REZENDE, 2000).
Segundo Rezende (2000) ainda no campo aeroespacial, os CRFC são utilizados em bordas de ataques de aeronaves supersônicas e do ônibus espacial da NASA, componentes estes que chegam a atingir temperaturas de até 1500°C, devido ao atrito com o ar, também utilizado em sistemas de freios de aeronaves supersônicas militares e civis (ex: concorde), devido a sua baixa taxa de desgaste com a temperatura, aos bons coeficientes de atrito e de calor específico, que proporcionam um menor atrito durante o período de frenagem.
Outra aplicação interessante encontrada deste material, é da Sonda Espacial Parker, uma sonda desenvolvida pela NASA, cujo objetivo é orbitar o Sol passando através de sua corona, para realizar estudos. A sonda é revestida por um escudo térmico, feito por um sanduíche de camadas do material carbono-carbono, com aproximadamente 12 centímetros de espessura. Combinada com o sistema de refrigeração com auxílio de água pressurizada, a Sonda Parker é capaz de suportar temperaturas de 1200°C, temperatura esta encontrada na aproximação que fará na órbita do Sol.
XI. Conclusão
A partir da visão geral do trabalho, é possível destacar primeiramente, a importância dos materiais compósitos para os dias atuais. A aplicação deste material na indústria em geral já se tornou indispensável, principalmente para produtos que necessitam de materiais altamente resistentes a elevadas temperaturas e, o fator que o destaca: sua alta resistência por um baixo peso. Observamos que existem compósitos que são mais resistentes que o aço e possuem 30% do seu peso, um fator que o deixa ainda mais interessante para aplicações que necessitam de materiais resistentes e leves como, aviões, automóveis e navios.
Além disso, descobrimos que existem vários tipos de compósitos, podendo citar através da revisão bibliográfica os compósitos de matriz polimérica, matriz cerâmica, matriz metálica, os CRFC e híbridos. Analisamos também como alguns compósitos são produzidos e os processos que levam a tratá-los como materiais caros. Ainda, não menos importante, foi possível observar o quanto estes materiais podem ser resistentes, tanto a temperatura, quanto a resistência mecânica.
Portanto, podemos classificar os compósitos como materiais de suma importância para as várias indústrias hoje em dia. Apresentam-se na construção civil, área médica (confecção de próteses ortopédicas), indústria automotiva, aviônica e até na exploração espacial. Temos então, um material do futuro, que desempenham funções estruturais cadavez mais exigentes, os trabalhos de pesquisa e desenvolvimento nesta área são cada vez mais importantes. Dessa forma, possibilitando para a construção de produtos de maior desempenho mecânico, menor peso e resistentes à erosão.
XII. Referências 
CALLISTER, W. D. Jr. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma Introdução. In: LTC (edição) Rio de Janeiro, 2002.
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DANIEL, I. M., ISHAI, O. Engineering Mechanics of Composite Material. New York: Oxford University Press, 2006.
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Princípios de Ciências dos Materiais – CEA 700