Compósitos de polímeros consistem em fibras embutidas em uma matriz plástica resiliente. A fibra fornece a resistência, ou reforço, para o material composto, e a matriz fornece o suporte. Materiais compostos ocorrem na natureza. A madeira é um compósito natural que consiste em celulose como fibra e lignina como matriz. Compósitos de polímeros são leves e resistem ao calor e à corrosão melhor do que plásticos convencionais ou compósitos naturais. Eles foram desenvolvidos pela primeira vez na década de 1940 para aplicações militares e aeroespaciais.

Fibra

Vidro e fibras naturais como palha, juta e cânhamo forneceram reforço para materiais de matriz desde os tempos antigos. Os primeiros compósitos poliméricos desenvolvidos na década de 1940 usavam fibras de vidro e carbono. Pó de boro, nitreto de boro e fibras de poliacramida como Kevlar são usadas como reforço para materiais de alto desempenho, como cascos de aeronaves. Boro e poliaramidas formam estruturas moleculares de cadeia longa que fornecem a resistência da fibra.

Matriz

Os termofixos e termoplásticos são materiais matriciais. Os termofixos são plásticos que se ajustam irreversivelmente quando endurecidos quimicamente ou vulcanizados. Exemplos são resina epóxi e borracha vulcanizada. Estes materiais têm uma alta resistência ao calor. Os termoplásticos são materiais que se liquefazem quando aquecidos e fixados como vidro quando resfriados. Celulóides, acrílicos e poliésteres são exemplos.

Força

Os materiais naturais são ortotrópicos, o que significa que são mais fortes em uma direção do que em outra. Compósitos poliméricos podem ser fabricados para serem isotrópicos - possuindo força igual em todas as direções - ou ortotrópicos. Alta resistência à tração é a principal vantagem de um compósito polimérico. As fibras de poliaramida são cinco vezes mais fortes que o aço em uma base peso-por-peso. Sua desvantagem é que eles têm uma baixa resistência à compressão e podem quebrar facilmente.

Peso e Resiliência

Compósitos de polímeros são materiais leves, proporcionando uma vantagem para cascos de aeronaves e carroceria de bicicleta. Os veículos militares e pesados ​​de mercadorias usam compósitos tanto na carroceria quanto nos sistemas de motor e transmissão. Sistemas de transporte de massa em trens, metrôs e ônibus usam materiais compostos para tetos, paredes, pisos e assentos. Compósitos de polímeros têm uma alta resistência à corrosão química e arranhões. Sua resiliência à água do mar e à ferrugem é uma vantagem quando usada em embarcações ou outros fabricantes de embarcações marinhas.

Propriedades de materiais

Existe uma compreensão limitada das propriedades de materiais de compósitos poliméricos em um micro e molecular nível. A resina deve envolver a fibra inteiramente dentro do compósito. Se não, a força do material é reduzida. As propriedades micro-mecânicas do compósito na interface entre resina e fibra também não são bem compreendidas.

Custo

O custo dos compósitos poliméricos pode superar muitas de suas vantagens. Materiais avançados exigem procedimentos caros de projeto e processamento. O pessoal da empresa precisa de treinamento extra para produzi-los. O processo de produção pode exigir salvaguardas extras de saúde e ambientais. As propriedades especiais do material devem justificar o custo de seu projeto e produção.