Explorando los Materiales Compuestos: Reforzados con Fibras, Laminares y Estructuras Sándwich

Materiales Compuestos: Tipos, Propiedades y Aplicaciones

Sistemas Reforzados con Fibras

Los materiales reforzados con fibras son una categoría importante dentro de los materiales compuestos, donde se combinan las propiedades de una matriz con las de un refuerzo en forma de fibra para obtener un material con características superiores.

• Hormigón Armado: Un ejemplo clásico es el hormigón armado, un material compuesto que combina la resistencia a la compresión del hormigón (cemento y grava) con la resistencia a la tracción de las varillas de acero.
• Neumáticos: En la fabricación de neumáticos, se utiliza alambre de acero para reforzar el caucho. Esto mejora significativamente la resistencia y la durabilidad del neumático.
• Fibra de Vidrio: La fibra de vidrio es otro ejemplo común. Consiste en fibras de vidrio, generalmente cortas, aunque también se pueden usar cuerdas y tejidos, embebidas en una matriz polimérica, como el poliéster. La adición de estas fibras mejora la resistencia y la rigidez del polímero, logrando propiedades comparables a las de metales y aleaciones.

Materiales Compuestos Laminares

Los materiales compuestos laminares se caracterizan por estar formados por capas o láminas de diferentes materiales unidas entre sí. Estos materiales se diseñan para mejorar propiedades como la resistencia, el peso, la resistencia al desgaste, entre otras.

Incluyen una variedad de configuraciones, desde recubrimientos delgados hasta superficies protectoras más gruesas, revestimientos, elementos bimetálicos y laminados. Para su fabricación, se emplean diversos procesos como el laminado, la extrusión, la compresión y la soldadura.

Laminados

Los laminados son un tipo específico de material compuesto laminar donde capas de materiales se unen mediante un adhesivo orgánico.

• Madera Contrachapada: Un ejemplo conocido es la madera contrachapada, que consiste en un número impar de chapas de madera dispuestas con las vetas en direcciones alternadas y unidas con un adhesivo, como la resina fenólica.
• Vidrio de Seguridad: El vidrio de seguridad es otro ejemplo, donde dos hojas de vidrio se unen mediante un adhesivo plástico. Este adhesivo evita que los fragmentos de vidrio se dispersen en caso de rotura.

Bimetales

Los bimetales se utilizan en indicadores y controladores de temperatura, aprovechando los diferentes coeficientes de dilatación térmica de dos metales unidos en una estructura laminar. Al calentar dos piezas de metal unidas, la que tiene el mayor coeficiente de dilatación se alargará más. Si las dos tiras están rígidamente unidas, la diferencia en sus coeficientes provoca una curvatura en el elemento bimetálico. Esta curvatura se puede medir para determinar la temperatura.

En aplicaciones de control, un extremo de la tira bimetálica se fija, mientras que el extremo libre se mueve y puede accionar un interruptor para encender o apagar un horno o un acondicionador de aire, regulando así la temperatura. Los metales utilizados en los bimetales deben tener coeficientes de dilatación muy diferentes, una característica reversible y repetible con la expansión, y un alto módulo de elasticidad para que el dispositivo funcione correctamente.

Estructuras de Tipo Sándwich

Las estructuras de tipo sándwich consisten en capas delgadas de un material de revestimiento unidas a un núcleo ligero de relleno, como la espuma plástica. Aunque ni el relleno ni el material de revestimiento son individualmente fuertes o rígidos, el compuesto resultante posee ambas propiedades. Estas estructuras ofrecen una excelente relación resistencia-peso.