Compòsits#
Pàgina en desenvolupament
Encara estem treballant en aquest document.
Esperem oferir-vos properament el seu contingut.
Disculpeu les molèsties.
Un material compost o compòsit és un material que té més d’una fase i cada una d’elles amb diferents proporcions:
Matriu: És la fase continua i de major proporció. Transfereix la tensió a la resta de fases. Pot ser polimèrica, metàl·lica i ceràmica.
Fase dispersa: S’escampa per la matriu amb la finalitat de millorar-ne les propietats. Pot ser polimèrica, metàl·lica i ceràmica i en forma de partícules, fibres i estructures:
Partícules: Qualsevol tipus de carbur.Nano-partícules.
Fibres i teixits: Fibra de vidre. Fibra de carboni. Kevlar.
Estructures: Panell d’abella. Escumes.
Compòsits amb matriu polimèrica i fibra#
Segurament el material compòsit més conegut: mitjans de transport, competició, bicicletes, indústria aeronàutica…
Matriu: resina epoxi o de polièster (termoestables)
Epoxi: bones propietats mecàniques, resistència tèrmica i estabilitat dimensional. Cost elevat i toxicicitat .
Polièster: bon ratio preu/propietats, adequat per peces grans. Inflamable i elevada contracció.
Pràcticament no hi ha aplicacions per resines soles, solen estar sempre reforçades:
Reforç: fibres de vidre, kevlar i carboni
Vidre: E=50-90 GPa, baix cost materia prima i elevada resistència tèrmica i química. Elevada densitat (1,9-2,6 g/cm3) i abrasiva (inutilitza les eines de tall)
Carboni: elevades o molt elevades propietats mecàniques (E=240-400 GPa), baixa densitat (1,75 g/cm3), aïllant tèrmic. Cost elevat (producció).
L’orientació de la fibra és important per conèixer les propietats mecàniques del compòsit.
Pre-preg#
El preimpregnat s’utilitza en la indústria aeronautica i de l’automòbil. També per les pales del rotor dels aerogeneradors.
Làmines de resina d’epoxi reforçades amb fibres i adhesivades per una de les dues cares
Només necessiten temperatura pel procés de curat de la resina
Prototipatge i sèries curtes (procés molt manual)
Comparació amb els plàstics#
En aquest gràfic [Fau14a] podem fer-nos una idea global de la densitat i resistència a la tracció dels compòsits comparats amb els plàstics:
Futur: el reforç amb nanotubs#
Ja vam comentar que els nanotubs de carboni tenen molt bones propietats mecàniques, elèctriques i tèrmiques. Poden arribar a tenir una resistència de 600 MPa.
Aquestes estructures en forma de tub amb unes dimensions iguals o inferiors al nanòmetre permeten un reforça altament configurable: sentit dels esforços, més o menys reforçat… Per ara és una tecnologia molt cara pel procés d’obtenció i la dificultad de dispersió.