¿Cuál es la definición de un material compuesto?

Definido en términos generales, un compuesto es una combinación de dos o más materiales diferentes que da como resultado un producto superior (a menudo más fuerte). Los seres humanos han estado creando compuestos durante miles de años para construir todo, desde simples refugios hasta elaborados dispositivos electrónicos. Mientras que los primeros compuestos se fabricaban con materiales naturales como el barro y la paja, los compuestos actuales se crean en un laboratorio a partir de sustancias sintéticas. Independientemente de su origen, los compuestos son los que han hecho posible la vida tal y como la conocemos.

Una breve historia

Los arqueólogos dicen que los seres humanos han estado usando compuestos durante al menos 5.000 a 6.000 años. En el antiguo Egipto, ladrillos hechos de barro y paja para encajonar y reforzar estructuras de madera como fuertes y monumentos. En partes de Asia, Europa, África y las Américas, las culturas indígenas construyen estructuras a partir de barbas (tablones o tiras de madera) y adobos (un compuesto de barro o arcilla, paja, grava, cal, heno y otras sustancias).

Otra civilización avanzada, los mongoles, también fueron pioneros en el uso de los compuestos. A partir de 1200 d.C., comenzaron a construir arcos reforzados de madera, hueso y adhesivo natural, envueltos con corteza de abedul. Estos eran mucho más poderosos y precisos que los simples arcos de madera, ayudando al Imperio Mongol de Genghis Khan a extenderse por toda Asia.

La era moderna de los materiales compuestos comenzó en el siglo XX con la invención de los primeros plásticos como la baquelita y el vinilo, así como de productos de madera reconstituida como la madera contrachapada. Otro compuesto crucial, la fibra de vidrio, fue inventado en 1935. Era mucho más fuerte que los composites anteriores, podía ser moldeado y moldeado, y era extremadamente ligero y duradero.

La Segunda Guerra Mundial aceleró la invención de aún más materiales compuestos derivados del petróleo, muchos de los cuales todavía se utilizan hoy en día, incluido el poliéster. En la década de 1960 se introdujeron materiales compuestos aún más sofisticados, como el Kevlar y la fibra de carbono.

Materiales compuestos modernos

Hoy en día, el uso de compuestos ha evolucionado para incorporar comúnmente una fibra estructural y un plástico, esto se conoce como Plásticos Reforzados con Fibra o FRP para abreviar. Al igual que la paja, la fibra proporciona la estructura y resistencia del compuesto, mientras que un polímero plástico mantiene la fibra unida. Los tipos comunes de fibras utilizadas en los compuestos de FRP incluyen:

  • Fibra de vidrio
  • Fibra de carbono
  • Fibra de aramida
  • Fibra de Boro
  • Fibra de basalto
  • Fibra natural (madera, lino, cáñamo, etc.)

En el caso de la fibra de vidrio, cientos de miles de diminutas fibras de vidrio son compiladas y mantenidas rígidamente en su lugar por una resina polimérica plástica. Las resinas plásticas comunes utilizadas en los compuestos incluyen:

  • Epoxi
  • Éster de vinilo
  • Poliéster
  • Poliuretano
  • Polipropileno

Usos y beneficios comunes

El ejemplo más común de un compuesto es el concreto. En este uso, la barra de acero estructural proporciona la fuerza y rigidez al concreto, mientras que el cemento curado mantiene la barra de acero estacionaria. La barra por sí sola se doblaría demasiado y el cemento por sí solo se agrietaría fácilmente. Sin embargo, cuando se combina para formar un compuesto, se crea un material extremadamente rígido.

El material compuesto más comúnmente asociado con el término "compuesto" es el plástico reforzado con fibra. Este tipo de composite se utiliza ampliamente a lo largo de nuestra vida cotidiana. Los usos diarios más comunes de los compuestos plásticos reforzados con fibra incluyen:

  • Aviones
  • Barcos y marinas
  • Equipo deportivo (palos de golf, raquetas de tenis, tablas de surf, palos de hockey, etc.)
  • Componentes de automoción
  • Palas de aerogenerador
  • Blindaje
  • Materiales de construcción
  • Tubos de agua
  • Puentes
  • Mangos de herramientas
  • Rieles de escalera

Los materiales compuestos modernos tienen una serie de ventajas sobre otros materiales como el acero. Tal vez lo más importante es que los materiales compuestos son mucho más ligeros. También son resistentes a la corrosión, flexibles y resistentes a las abolladuras. Esto, a su vez, significa que requieren menos mantenimiento y tienen una vida útil más larga que los materiales tradicionales. Los materiales compuestos hacen que los coches sean más ligeros y, por lo tanto, más eficientes en cuanto al consumo de combustible, hacen que la armadura sea más resistente a las balas y hacen que las palas de las turbinas puedan soportar el estrés de las altas velocidades del viento.

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