Resistência, maior leveza, durabilidade, elasticidade e condutividade térmica são apenas algumas das aplicações dos compósitos poliméricos que fazem com que eles sejam cada vez mais adotados em várias necessidades.
Por todas essas características, os estudos sobre o uso de compósitos poliméricos são crescentes, com muitas aplicações desta classe de materiais cada vez mais demandada em projetos complexos na indústria.
Para detalhar a importância dessa classe de materiais, Guilherme Barros, coordenador dos cursos de Engenharia de Computação, Elétrica, Mecânica e de Controle e Automação da Escola de Engenharia e Tecnologia na Universidade Anhembi Morumbi, realizou uma apresentação durante a Jornada 2023 dos Webinars Plástico Brasil.
Confira detalhes da sua apresentação neste artigo.
O que são compósitos poliméricos?
No dia a dia do cidadão comum, é raro ouvir o termo “Compostos Poliméricos”. Porém, há uma infinidade de produtos que contam com variações desse tipo de material e que já fazem parte da rotina da maioria das pessoas.
Mas, afinal, o que são esses compósitos poliméricos?
Em uma definição bem rasa, os materiais compósitos são qualquer material multifásico que é resultado da mistura entre dois materiais com o objetivo de obter um produto com uma qualidade superior aos originais.
Em outras palavras, a ideia é criar um recurso que supra as necessidades que polímeros puros não atendem.
Com base nessa definição, Guilherme Barros explicou que a realização de estudos sobre os compósitos é uma forma de projetar materiais superiores às ligas monolíticas, cerâmicas e polímeros.
“Com o conhecimento adquirido dos vários compósitos e com o entendimento da dependência de suas características e comportamentos é possível projetar materiais com combinação de propriedades superiores”, afirmou.
O campo da engenharia aeroespacial, por exemplo, tem uma incansável busca por materiais estruturais, com baixa densidade, resistentes mecanicamente e à abrasão e que não sofram corrosão facilmente e o desenvolvimento de compósitos é a melhor opção.
Mas há muitos outros setores que podem se beneficiar dos compósitos na produção de materiais, desde bicicletas e materiais esportivos até o setor automotivo.
Princípio da ação combinada
Dentro do estudo de compósitos poliméricos um conceito bastante importante é o princípio da ação combinada, como explicou barros durante o webinar:
“O princípio de ação combinada é baseado em um material multifásico cujas propriedades sejam uma combinação benéfica (sinergia) das propriedades das duas ou mais fases que o constituem.”
Além disso, o coordenador da Anhembi Morumbi explicou que a estrutura dos compósitos de engenharia tem duas fases: fase matriz e fase dispersa.
A fase matriz é reconhecida como uma fase contínua, podendo ser composta por um polímero, cerâmica ou metal.
Já a fase dispersa possui diversas possibilidades, como polímeros, cerâmicas, metais, minerais entre outros.
A partir da matriz e da fase dispersa, pode-se trabalhar com as proporções e/ou as características de cada parte para atingirem as propriedades requisitadas, como por exemplo: maior resistência mecânica e à corrosão, resistência à temperatura, maior dureza, flexibilidade, entre outras.
Neste contexto, Barros destacou na sua apresentação que as propriedades dos compósitos dependem de algumas variáveis:
- Das propriedades individuais da fase matriz e da fase dispersa;
- Da natureza da interface da fase matriz e da fase dispersa;
- Da geometria da fase dispersa.
Tipos de compósitos mais comuns
Com o avanço dos estudos na área, muitos compósitos estão sendo desenvolvidos para atender diferentes necessidades.
Na sua apresentação, Guilherme Barros citou os compósitos mais comuns e utilizados em diferentes necessidades, como:
Nanocompósitos
São materiais compósitos com pelo menos um dos componentes com dimensões nanométricas.
“O interesse pelos nanocompósitos tem crescido, uma vez que estes compostos tendem a apresentar melhores propriedades quando comparados com os compósitos convencionais”, salienta.
Compósitos reforçados com fibras
São mais comuns e possuem a vantagem de alta resistência ou alta rigidez da fibra, aliado à baixa densidade da matriz.
Compósitos com matriz polimérica
São materiais estruturais de alto desempenho usados em aplicações aeronáuticas. São constituídos por dois ou mais materiais de natureza diferente, normalmente uma matriz polimérica e pelo menos um material de reforço (inorgânico ou orgânico) que formam fases.
São representadas pelas matrizes termorrígidas (poliésteres e vinil-ésteres) e matrizes termoplásticas (PA, PEEK, PPS e PEI).
Compósitos de fibra de vidro
Possuem alta elasticidade e tensão à ruptura, com custo mais acessível e é inerte. Por essas características, são comumente usados em carcaças automotivas e marítimas.
Compósitos de fibra de carbono
São compósitos que possuem baixa densidade relativa, alta elasticidade em altas tensões e temperaturas elevadas. São também inertes a umidade e a muitos ácidos e solventes.
Por isso, são usados em equipamentos esportivos, na aviação e no segmento automotivo. Porém, vale salientar que eles são mais caros.
Compósitos de fibra de poliaramida (Kevlar)
Possuem baixa densidade reativa, alta tenacidade e ductilidade que permite a fabricação de tecidos com esse compósito. Por isso, é um material muito usado na blindagem balística e artigos esportivos.
Como limitações, o Kevlar é suscetível a ácidos e bases fortes, possui baixa resistência à compressão e possui custo mais elevado.
Diante dessas muitas possibilidades, Guilherme Barros finalizou sua apresentação destacando que o desenvolvimento de materiais compósitos poliméricos é constante e visa a união de dois ou mais materiais que se combinam na produção de um novo material com a qualidade de ambos.
Quer saber mais sobre os compósitos? Então confira a apresentação completa de Guilherme Barros durante a Plástico Brasil Xperience.
