Los materiales compuestos

Un material compuesto es un sistema integrado por una mezcla o combinación de dos o más micro o macroconstituyentes que difieren en forma y composición química y que son esencialmente insolubles entre si.

La mayor parte de los materiales compuestos están formados por dos o más fases, una matriz continua que rodea a las demás fases que se denominan fases dispersas y que se clasifican en función de su microestructura o geometría. La microestructura de la fase dispersa incluye la forma, tamaño, distribución y orientación de las partículas. 

Basados en el criterio de la naturaleza de la microestructura de la fase dispersa para la clasificación de los materiales compuestos se pueden establecer tres grandes grupos: 1) compuestos reforzados con partículas, 2) compuestos reforzados con fibras, 3) compuestos estructurales

Clasificación de los materiales compuestos

Materiales compuestos reforzados con partículas

A su vez estos materiales se clasifican en materiales reforzados con partículas grandes y otros consolidados por dispersión. El término “grande” se utiliza para indicar las interacciones entre la matriz y las partículas a un nivel ∼ macroscópico. El material compuesto reforzado con partículas grandes más común es el hormigón. 

Fig 1. Hormigón o Concreto

Materiales compuestos reforzados con fibras

Estos son los materiales compuestos más conocidos por sus altas prestaciones mecánicas y el alto valor añadido del material final. La fase dispersa consta de fibras que es una microestructura muy anisotrópica, hilos o cilindros de ∼ 2-10 µm de diámetro y ∼ 1 mm de longitud. Por tanto, tienen una longitud ∼ tres órdenes de magnitud mayor que el diámetro. Mientras que el módulo de elasticidad no cambia con el tamaño del material, solo depende de la naturaleza de las fuerzas que unen los átomos, la resistencia mecánica si cambia con la forma de la muestra.

Fig 2. Matriz reforzada con fibras

Materiales compuestos estructurales

Los materiales compuestos estructurales presentan una combinación de materiales homogéneos y las propiedades dependen más de la geometría del diseño de los elementos estructurales que de la naturaleza de los materiales constituyentes. Estas capas de materiales suelen ser laminares o sandwiches y son muy anisotrópicos. Por ejemplo, los pórticos son un ejemplo común, estos se forman por la combinación de columnas y vigas,

Fig 3. Pórticos de concreto en Sistemas aportucadis