MATERIAIS COMPÓSITOS

Um compósito consiste na união de dois ou mais materiais de naturezas diferentes, resultando em um material de performance superior àquela de seus componentes tomados separadamente. Charles Eames foi um dos primeiros designers a reconhecer as vantagens do uso dos compósitos ao usar o compensado em um concurso de móveis em 1944. As limitações do compensado levaram Charles a buscar outros materiais como a fibra de vidro, que oferecia resistência, leveza e liberdade. CONSTITUINTES DE UM MATERIAL COMPÓSITO

Os compósitos normalmente são constituídos de uma fase contínua, chamada de matriz e de uma fase dispersa, chamada de carga.

As cargas podem ser de reforço ou de enchimento. As cargas de reforço geralmente são arranjo de fibras, contínuas ou descontínuas que são impregnados na matriz com a função de melhorar o desempenho mecânico do material. Enquanto que as cargas de enchimento são usadas para modificar as propriedades da matriz e/ou reduzir custos.

A escolha da matriz e da fibra depende fundamentalmente da aplicação ao qual será dado o material compósito: características mecânicas elevadas, resistência a alta temperatura, resistência a corrosão, leveza, etc.

Matriz: têm como função principal, transferir as solicitações mecânicas as fibras e protege-las do ambiente externo. As matrizes podem ser resinosas (poliéster, epóxi, etc), minerais (carbono) e metálicas (ligas de alumínio). A matriz tem resistência mecânica inferior as das fibras.

O comportamento mecânico final de um material compósito depende do grau de adesão entre a carga e a matriz.

As fibras tipicamente usadas em compósitos em matrizes poliméricas são: fibras de vidro, carbono, boro. Recentemente, o uso de fibras e Kevlar, polietileno e fibras naturais estão sendo usadas.

COMPÓSITOS COM FIBRAS PODEM SER DIVIDIDOS EM: • compósitos com fibras descontínuas

• compósitos com fibras contínuas. As propriedades mecânicas dos compósitos reforçados com fibras

dependem de alguns fatores, tais como: • orientação das fibras, • comprimento, • distribuição, • interação matriz/fibra, • fração volumétrica dos componentes da mistura e, • composição química da matriz e das fibras.

Os materiais reforçados por fibras contínuas constituem os de melhor desempenho mecânico.

Figura 1 - Esquema ilustrativo de compósitos reforçados: (a) por fibras descontínuas unidirecionais, (b) por fibras descontínuas aleatórias, (c) por fibras contínuas unidirecionais e (d) por fibras contínuas e bidirecionais. DISPERSÃO DAS CARGAS PARTICULADAS

O tamanho da partícula ou aglomerado tem forte influência nas propriedades de

materiais modificados com cargas particuladas. De uma maneira geral a resistência

do compósito aumenta com a diminuição do tamanho de partícula.

Figura 2 – (a) mal distribuída e mal dispersa; (b) bem distribuída e mal dispersa; (c) mal distribuída e bem dispersa e (d) bem distribuída e bem dispersa. COMPÓSITOS LIGNOCELULÓSICOS

É crescente o interesse na utilização de fibras vegetais (sisal, juta, coco, banana, curauá), como reforço em compósitos de matriz termofixa e/ou termoplástica. Estes compósitos podem ser aplicados em diversas áreas, desde a indústria automotiva, embalagens até a de construção civil. O interesse por estes compósitos está relacionando às propriedades e características das fibras vegetais, podendo-se destacar: baixo custo, baixa

(a) (b)

(c) (d)

densidade e flexibilidade no processamento. Além disso, as fibras vegetais são de fontes renováveis, disponíveis, moldáveis, não-abrasivas, porosas, biodegradáveis.

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS

Figura 3 - Tipos de materiais compósitos que podem ser obtidos APLICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS

Aplicações que necessitam de razoável relação peso/resistência e dureza. Aumento significativo na performance de equipamentos esportivos e de recreação, como raquetes de tênis, bicicletas, barcos a vela, carros de fórmula 1, etc. (com redução de peso e vantagens em performance similares).

A utilização dos materiais compósitos dentro da indústria automobilística: pára-choques, tetos de automóveis, fabricação de capots, colunas de direção, painéis, etc. O material compósito também está sendo usado na confecção de mobiliários e na construção civil, na confecção de pontes, escadas etc.

MATERIAIS CERÂMICOS Material cerâmico é uma denominação genérica dada a todos os materiais não metálicos e não-orgânicos, são usualmente combinações de metais com elementos não metálicos. Refere-se a materiais que podem suportar temperaturas elevadas, sendo extremamente resistentes a corrosão. Os principais são: óxidos, nitretos e carbonetos. Matérias-primas: argilomineral, Feldspato (particularmente os potássicos), sílica, Na, Ca, Si, Al, outros. ESTRUTURAS DOS CERÂMICOS Do ponto de vista de composição e estrutura os cerâmicos podem ser classificados convenientemente em quatro grupos principais: 1. Cerâmicos amorfos: são substâncias geralmente referida como “vidros”. 2. Cerâmicos cristalinos: são materiais constituído principalmente por óxidos

de magnésio e óxido de alumínio. 3. Cerâmicos ligados: são materiais derivados da argila. 4. Cimentos: são elementos cristalinos que podem conter fases amorfas,

obtido através de calcário, e constitui um aglomerado usado para ligar areia, seixos, barra de aço, etc, aplicado na construção civil.

ALGUNS TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS A maioria dos materiais cerâmicos se enquadra em um esquema de aplicação-classificação que inclui os seguintes grupos: vidros, produtos estruturais à base de argila, louças brancas, refratários, abrasivos, cimentos e

cerâmicos avançados. • Vidros: são grupos familiares de materiais cerâmicos, com estruturas cerâmicas amorfas, tendo como principais características a transparência óptica e a relativa facilidade com a qual eles podem ser fabricados. Os vidros tradicionais são mistura de óxidos, principalmente de silício, e devem ser classificados como materiais cerâmicos. Aplicação: recipientes, janelas, lentes, garrafas e fibra de vidro. • Produtos à base de argila: A sua popularidade se dá pela facilidade de manuseio e baixo custo. A maioria dos produtos à base de argila se enquadra dentro de duas classificações abrangentes, que são: produtos estruturais à base de argila e louças brancas (que se tornam brancos após um cozimento a uma temperatura elevada). O óxido de ferro é que confere a cor avermelhada de muitos produtos cerâmicos. Aplicação: Produtos à base de argila: tijolos, azulejos, vasos, luminárias, etc.

O termo azulejo designa uma peça de cerâmica de pouca espessura, geralmente quadrada, em que uma das faces é vidrada, resultado da cozedura de uma substância à base de esmlte que se torna impermeável e brilhante.

Esta face pode ser monocromática ou policromatica, lisa ou em relevo. O azulejo é geralmente usado em grande número como elemento associado à arquitetura em revestimento de superfícies interiores ou exteriores ou como elemento decorativo isolado.

• Louças brancas: porcelanas, louças sanitárias, louças de mesa, etc. • Materiais refratários: estes materiais têm como finalidade resistir a temperaturas elevadas, sem fundir ou decompor, quando expostos a ambientes severos. Aplicação: tijolos forma mais comum, utensílios domésticos, revestimentos de fornos. • Abrasivos: são usados para desgastar por abrasão, esmerilhar ou cortar outros materiais que sejam necessariamente mais moles. Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínio e a sílica. Aplicação: material de corte. • Cimento: a característica especial desses materiais é que quando eles são misturados com água formam uma pasta que, subseqüentemente, pega e endurece. Aplicação: construção civil.

De acordo com o material e técnicas utilizadas, classifica-se a cerâmica em:

• terracota - argila cozida no forno, sem ser vidrada, embora, às vezes, pintada.

• cerâmica vidrada - o exemplo mais conhecido é o azulejo. • grês - cerâmica vidrada, às vezes pintada, feita de pasta de quartzo,

feldspato, argila e areia.

• faiança - louça fina obtida de pasta porosa cozida a altas temperaturas, envernizada ou revestida de esmalte sobre o qual pintam-se motivos decorativo.

CERÂMICA ARTÍSTICA

Com possível exceção do fabrico de tijolos e telhas, geralmente utilizados na construção, desde muito cedo a produção cerâmica deu importância fundamental à estética, já que seu produto destinava-se ao comércio. Talvez por esta razão a maioria das culturas acabou por desenvolver estilos próprios que com o passar do tempo consolidavam tendências e evoluíam no aprimoramento artístico, a ponto de se poder situar o estado cultural de uma civilização através do estudo dos artefatos cerâmicos que produzia. Com a utilização da porcelana, a cerâmica alcançou níveis elevados de sofisticação. CERÂMICA INDUSTRIAL

A indústria cerâmica é responsável pela fabricação de pisos, azulejos e revestimento de larga aplicação na construção civil, bem como pela fabricação de tijolos, lajes, telhas, entre outros. Ainda, o setor denominado cerâmica tecnológica, é responsável pela fabricação de componentes de alta resistência ao calor e de grande resistência à compressão. Atualmente a cerâmica é objeto de intensa pesquisa tendo em vista o aproveitamento de várias das propriedades físicas e químicas de um grande número de materiais.