Professora: Divanira Maia

Polímeros e Cerâmicos

POLÍMEROS

1. Conceito

Os materiais poliméricos são macromoléculas formadas pela reunião de unidades fundamentais (os “meros”) repetidamente que dão origem a longas cadeias. O tamanho das cadeias formadas principalmente por átomos de carbono, ou seja a massa molar, é o aspecto principal que confere à este grupo de materiais uma série de características à eles associadas. Materiais poliméricos apresentam usualmente baixa densidade, pequena resistência à temperatura, baixas condutividades elétrica e térmica, etc. Polímeros são sintetizadas por reações de polimerização a partir de dos reagentes monômeros. Vários polímeros se tornam fluidos viscosos a temperaturas elevadas (100-300°C) e são ainda processados através de procedimentos termomecânicos que permitem a fabricação de peças em grande quantidade e diversidade.

Materiais metálicos são aqueles que, em geral, apresentam altas condutividades térmica e elétrica, grande ductilidade, entre outras propriedades. Os metais são formados por átomos dotados de grande número elétrons suficientemente livres para se movimentarem a partir de baixos potenciais elétricos ou térmicos. Quando, em metais puros, são adicionados outros elementos, tem-se a formação das ligas. Assim, tem-se ligas de alumínio, de titânio, de magnésio, etc. O aço é formado pela introdução até 0,6% em peso de carbono no ferro. Os metais são produzidos basicamente através de fundição (vazamento do material líquido em moldes) e através de processos termomecânicos (forjamento, laminação, trefilação, etc.).

Já, materiais cerâmicos são geralmente carbonatos, óxidos, cloretos, fluoretos, carbetos, entre outros que apresentam propriedades como alta dureza, baixa ductilidade, baixas condutividades térmica e elétrica e elevada resistência à temperatura. Os materiais cerâmicos são usualmente formados pela associação de íons positivos (cátions) como íons negativos (ânions). Exemplos de cerâmicas incluem o cloreto de sódio, óxido de alumínio (ou alumina), óxido de silício (ou sílica), etc. Como apresentam em geral elevadas temperaturas de fusão, os materiais cerâmicos são usualmente produzidos via sinterização de pós.

2. Propriedades de Polímeros

Como temos vindo a falar ao longo do trabalho, existem diferentes tipos de materiais poliméricos (plásticos, borrachas, fibras, adesivos, espumas e filmes), os quais tem propriedades específicas e enumeras aplicações.

Desde que se começou a usar esses materiais, enumeras tentativas foram efectuadas para melhorar as suas propriedades. De referir que a engenhosidade dos tecnologistas, não se limitou a melhorar os materiais orgânicos naturais, pelo contrario, muitas substancias sintéticas foram criadas (Kroschwitz; 1985). No campo dos plásticos as criações são espantosas, o que tem proporcionado, não só, à construção civil mas também a vários domínios uma variedade cada vez maior de materiais para sua aplicação.

Os polímeros possuem propriedades químicas e físicas muito diferentes das que tem os corpos formados por moléculas simples.

As principais propriedades dos polímeros são:

- Elevada processabilidade – facilmente moldáveis isto é, a facilidade de converter o material numa determinada forma;

- Resistentes à rotura e ao desgaste;

- Resistente a acção dos agentes atmosféricos, não quebram, não formam pontes e não estilhaçam;

- Elásticos;

- Peso reduzido – são mais leves que os metais e que o vidro (3* mais leves que o alumínio);

- Lubrificação – são materiais de baixo atrito;

- Isolação – tem excelentes propriedades de isolamento eléctrico e acústico;

- Baixo custo de produção;

- Possibilidade de serem usados no fabrico de peças nas mais variadas formas, tamanhos e cores;

- A maioria são recicláveis.

Estas propriedades, juntamente com a sua fácil obtenção a baixas temperaturas, justifica a sua fabricação a grande escala (Kroschwitz; 1985 e Salvador; 2000).

Porém os polímeros não apresentam só vantagens, eles também apresentam algumas, embora poucas desvantagens. Eles causam um problema ecológico. Os objectos plásticos não se decompõem por si só na natureza, visto não serem atacáveis pelos microorganismos, pelo que a sua decomposição pode levar dezenas de anos. De igual modo quando lançados à água (mar, rios ou lagos), podem causar diversos acidentes. Estes e demais problemas só serão solucionados com uma correta recolha de lixos de forma que sejam reciclados e tratados convenientemente. O acabar com este tipo de poluição depende de todos nós. Do ponto de vista técnico a reciclagem dos materiais termoplásticos é mais fácil que a dos materiais alternativos.

3. Aplicações dos Polímeros

Os polímeros, sobretudo os de natureza termoplástica, impuseram-se na nossa época adquirindo o estatuto de materiais mais utilizados em termos volumétricos.

Apesar do primeiro polímero sintético ou seja, da primeira substância plástica sintética (a baquelite) só ter sido obtida no final da primeira década do século XX, o seu desenvolvimento foi vertiginoso. Como se pode observar pela seguinte tabela.

A indústria dos plásticos veio revolucionar o nosso quotidiano porem, ao mesmo tempo, como já referimos, veio criar um problema ambiental, principalmente porque algum lixo e resíduos plásticos produzem gazes tóxicas ao serem incinerados.

Porem as vantagens sobrepõe-se a este inconveniente. A Grande facilidade de converter os polímeros à forma que se deseja, facilitaram a penetração dos plásticos nas mais diversas aplicações e permitiu as populações obterem a baixo custo bens de grande consumo.

A utilização de sistemas poliméricos é vasta. Sem duvida, que estes receberam maior atenção devido a sua aplicação imediata e pelos seus mais variados usos, que vão desde os substitutos do aço até as frágeis válvulas cardíacas.

Atualmente os polímeros são empregados em setores como: na construção civil, indústria de automóveis, indústria elétrica e eletrônica, no desporto, no campo da medicina, no calçado, em embalagens, entre outros.

No que diz respeito a construção civil, a aplicação de polímeros tem vindo dia-a-dia a aumentar gradualmente. Como exemplo apontamos o caso do PVC (policloreto de vinila).

Este polímero, há décadas começou por ser utilizado no fabrico de canos, tubos e juntas de ligações. Ao longo do tempo foi adquirindo novas aplicações e nos nossos dias é utilizado em inúmeras situações como: janelas, divisórias, portas, forros, coberturas, pisos, como decoração e na própria construção de paredes externas e internas das casas (Aguiar; 2000).

Esta versatilidade é devida por um lado ao desempenho técnico do material, que em alguns aspectos é superior ao da madeira e alumínio e por outro lado à exigência estética dos rojectos contemporâneos. De referir

que devido a sua composição (etileno e cloro), o PVC é totalmente inócuo, resistente a corrosão e humidade, não absorve fungos, e impede a propagação do fogo. Perante estas características é o material polimérico mais recomendado na construção civil (Bouer; 1988).

4. Processamento de Polímeros

O processamento de termoplásticos (polímeros que amolecem com a temperatura) passa normalmente por etapas que envolvem o aquecimento do material seguida de conformação mecânica. Vários métodos são usados na produção de peças plásticas como extrusão, moldagem por injeção, moldagem por sopro, calandragem, rotomoldagem, entre outros. Em seguida serão descritos resumidamente dois desses métodos: moldagem por injeção e moldagem por sopro.

Moldagem Por Injeção

O processo de moldagem por injeção consiste essencialmente no amolecimento do material num cilindro aquecido e sua conseqüente injeção em alta pressão para o interior de um molde relativamente frio, onde endurece e toma a forma final. O artigo moldado é então expelido do molde por meio dos pinos ejetores, ar comprimido, prato de arranque ou outros equipamentos auxiliares. Comparando-se com a extrusão, a moldagem por injeção apresenta-se como um processo cíclico. Um ciclo completo consiste das operações seguintes:

1- Dosagem do material plástico granulado no cilindro de injeção.2- Fusão do material até a consistência de injeção.3- Injeção do material plástico fundido no molde fechado.4- Resfriamento do material plástico até a solidificação.5- Extração do produto com o molde aberto

Produtos sem defeito e propriedades otimizadas serão obtidos:

Utilizando-se máquinas injetoras com suficiente capacidade plástica. Usando-se moldes bem projetados e bem acabados. Controlando-se a uniformidade e constância da temperatura e da pressão de injeção. Enchendo rapidamente, de forma racional, as cavidades do molde. Resfriando a massa plástica das cavidades com os devidos cuidados, afim de evitar-se produtos distorcidos

ou com tensões internas.

O material plástico, injetado, como todo qualquer outro material, (exceto a água) passando do estado líquido (ou pastoso) para o estado sólido, sofre uma contração volumétrica que pode gerar peças defeituosas.

Pode-se evitar este inconveniente, mantendo-se elevada pressão durante o resfriamento. Tal pressão de sustentação é produzida pelo parafuso da extrusora.

Desta maneira pode-se obter produtos sem defeitos comumente verificados, tais como bolhas e rechupes (defeitos na solidificação do material).

Condições de Moldagem

A moldagem só pode ser satisfatória se houver observância correta da influência das seguintes variáveis que influem sobre a moldagem por injeção:

Pressão de injeção: Varia de maneira ampla conforme o tipo de molde ou de máquina. Em geral, deve-se procurar o uso do mínimo de pressão, para a obtenção de artigos moldados, livres de defeitos internos e superficiais. Um excesso de pressão provoca, em geral, escape de material pelas juntas. Temperatura do cilindro: A temperatura é responsável pela plastificação correta ou não de material, e a temperatura do material depende não só da temperatura do cilindro, como também da velocidade com que o material passa através dele. Um aquecimento uniforme do material depende, em suma, de um correto controle da temperatura do cilindro de aquecimento e do controle rigoroso do tempo e duração do ciclo. Tempo do ciclo: Deve ser o mínimo do ponto de vista econômico, porém deve estar também nos limites estabelecidos para a boa qualidade do objeto moldado. A velocidade de injeção é governada fundamentalmente pela viscosidade do material (logo, pela temperatura interna), pela pressão do prato e pelo mínimo de restrições oferecidas ao fluxo de material ao longo de seu caminho.

Temperatura do molde: Uma temperatura constante do molde, abaixo do ponto de amolecimento do material, é o objetivo do produtor, e isto, em geral é obtido por circulação de um fluido em temperatura constante através dos canais do molde.

Tipos de prensas de injeção

Algumas injetoras de pistão são equipadas com um dispositivo de dosagem que permite fornecer ao cilindro a quantidade exata de material para encher o molde. O cilindro injetor pode ser de pistão ou de rosca.

As máquinas de êmbolo podem possuir um cilindro de pré-aquecimento de rosca, que proporciona maior rapidez de injeção porque o pistão passa a atuar diretamente sobre o material fundido e não mais sobre o material em grânulos.

As máquinas com pré-plastificação de rosca proporcionam ótimos resultados e uma melhor dispersão dos pigmentos misturados a seco.

Componentes de uma máquina injetora

Os principais elementos componentes das máquinas injetoras são:

A unidade injetora que compreende o dispositivo de alimentação e dosagem, plastificação e injeção. A unidade de fechamento incumbida de abrir e fechar o molde. O cilindro de injeção deverá apresentar zonas de aquecimento cuidadosamente termoreguladas. O torpedo dos cilindros injetores de pistão serve para homogeneizar a massa fundida.

Molde de injeção

Um bom desenho do molde é um pré-requisito para a produção de artigos moldados de boa qualidade, e nenhum artifício de controle de máquina, por mais original que seja, é capaz de melhorar os produtos obtidos com um molde mal desenhado.

Dentre as outras variáveis que influenciam o desempenho do molde, pode-se citar:

1. Número de cavidades do molde.2. Peso do material em cada injeção.3. Ciclo de moldagem.4. Força de fechamento do molde.5. Abertura do molde.6. Alimentação.7. Resfriamento.8. Aquecimento.9. Contração do plástico.

Moldagem por Sopro

Processo em geral utilizado na obtenção de peças ocas através da insuflação de ar no interior do molde, de forma a permitir a expansão da massa plástica, até a obtenção da forma desejada. Aplicável geralmente à fabricação de frascos a partir de termoplásticos.

Os processos de moldagem por sopro podem ser separados em 2 tipos: moldagem por sopro via injeção (e injeção com estiramento) e moldagem por sopro via extrusão

O processo de moldagem por sopro via injeção é constituído das seguintes etapas:

1. Produção de uma peça injetada via moldagem por injeção.2. Fechamento do molde sobre a peça oca.3. Introdução de ar comprimido para expandir a peça oca até a forma final.4. Resfriamento e extração da peça soprada.

Na moldagem por sopro via extrusão, o parison é produzido via extrusão, o qual é posteriormente inflado dentro de um molde. O processo pode ser contínuo, onde a pré-forma dentro do molde se move para longe da extrusora e uma nova pré-forma é instalada em um novo molde, ou descontínuo.

No caso de uma extrusão de tubo vertical ( para baixo), as etapas usuais do processo envolvem:

1. Pré-forma desce;2. Molde fecha;3. Sopra-se ar por baixo; Resfria-se a peça em contato com a parede fria do molde;4. Abre-se o molde.

A diferença entre os processos de moldagem por sopro via injeção para o via extrusão está relacionada com a maneira de se produzir a pré-forma (parison).

Algumas das vantagens e desvantagens dos processos de injeção a sopro e do processo de extrusão a sopro aparecem na tabela abaixo:

Vantagens Desvantagens Moldagem por sopro via injeção (e injeção com estiramento)

Moldados sem rebarba.

Bom controle de espessura do gargalo e da parede.

Mais fácil de produzir objetos não-simétricos.

Não há necessidade de acabamento.

Processo lento.

Mais restrito no que concerne à escolha dos moldados.

São necessários dois moldes para cada objeto.

Moldagem por sopro via extrusão

Moldados com rebarbas.

Deforma lentamente.

Altas velocidades de produção.

Maior versatilidade com respeito à produção.

Mais difícil de controlar a espessura da parede.

Necessária a operação de corte.

Para a obtenção de um bom produto é aconselhável que o diâmetro da peça não ultrapassasse 3 vezes o diâmetro do tubo.

Normalmente, não há necessidade de escapes de ar neste tipo de moldagem, entretanto, quando necessário, em face da oclusão de ar em peças grandes, ou, a causa das superfícies de moldes polidas , são usados orifícios com diferentes diâmetros.

É mais interessante econômico o uso de superfícies ligeiramente ásperas ou tratadas com jato de areia do que as superfícies polidas, pois as paredes ásperas permitem o escape fácil de ar.

Variáveis que intervêm na operação

Temperatura da massa : Esta deve ser mantida num mínimo para reduzir o tempo de resfriamento, mas uma temperatura muito reduzida evitará a plastificação completa e dará margem ao aparecimento de tensões residuais no material, assim como fortes defeitos superficiais. Por outro lado, uma temperatura muito elevada aumenta o tempo de ciclo e pode dar lugar ao afinamento do pré-moldado, especialmente quando se necessita de um ou mais ou menos longo.

Temperatura do molde: Devem ser baixas, devido à importância de esfriar rapidamente o molde.

Velocidade de fechamento do molde: Uma velocidade demasiadamente elevada pode causar perdas do conteúdo do molde, de modo que se pode adicionar sistemas de retardamento de fecho do molde.

Pressão de ar: Para um bom trabalho de moldagem, necessita-se, na prática, de pressões de 5 a 7 Kg/cm2. Outros fatores de importância incluem a eliminação de jatos de ar, pelo perigo de esfriamento local, e a secagem do ar ou eliminação do óleo arrastado pelo ar desde o compressor.

CERÂMICOS

Introdução

A palavra cerâmica vem do grego "keramos", que significa coisa queimada indicando que as desejáveis propriedades destes materiais são normalmente encontradas através de um processo de tratamento térmico de alta temperatura denominado queima. Originalmente o termo é aplicado às porcelanas e cerâmicas, mas recentemente tendo-se notado que são materiais inorgânicos e não-metálicos. A maioria dos materiais cerâmicos são compostos entre elementos metálicos e não-metálicos para os quais as ligações interatômicas são ou totalmente iônicas ou predominantemente iônicas, mas tendo algum caráter covalente.

Até cerca de 40 anos atrás, os mais importantes materiais nesta classe eram denominados "cerâmicas tradicionais", aquelas para as quais a matéria prima básica é a argila; produtos considerados como cerâmicas tradicionais são louça, porcelana, tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, manilhas e, em adição, vidros e cerâmicas de alta temperatura. Ultimamente, significativos progressos têm sido feitos no entendimento do caráter fundamental destes materiais e dos fenômenos que ocorrem neles que são responsáveis pelas suas únicas propriedades. Consequentemente, uma nova geração destes materiais foi desenvolvida e o termo "cerâmica" tem sido tomado com um significado muito mais amplo. Em vários graus de importância estes materiais têm um efeito bastante dramático sobre as nossas vidas; eletrônica, computador, comunicação, aeroespacial e um grande número de outras indústrias se apóiam no seu uso.

É quase impossível abrir os olhos sem ver um produto cerâmico ou um produto que depende do engenheiro ou do cientista cerâmico para sua existência. Quando pessoas em geral falam sobre cerâmicas, usualmente estão referindo-se a artefatos de cerâmica tais como pratos, vasos, objetos de arte, etc. Evidentemente tais produtos são cerâmicos, mas eles fornecem uma idéia pouco precisa sobre a dimensão e o universo da indústria de cerâmica nos dias atuais.

Materiais cerâmicos têm propriedades elétricas como isolantes de alta-voltagem, em resistores e capacitores, como a memória em computadores, velas na combustão interna de motores e, mais recentemente, em aplicações de supercondutores de alta temperatura. Resistência ao calor é uma das características mais atrativas nos materiais cerâmicos, por essa razão telhas de cerâmica fornecem blindagem ao aquecimento nos ônibus espaciais de hoje. Uma classe inteira decerâmicas resistentes ao calor, chamadas de refratários torna possível a construção de alto-fornos siderúrgicos e usinas nucleares que são o coração da indústria moderna.

Alguns produtos são cerâmicos em sua origem: tijolo, telhas, azulejo, utensílios de mesa (louças, talheres), vasos de flores, porcelanas de banheiro. Além disso, o vidro, em suas milhares de permutações, é também um produto cerâmico, desde as lentes de óculos até as janelas de um arranha-céu até cabos de fibra ótica.

Os materiais cerâmicos estão por toda parte - nos carros que dirigimos, nos edifícios que moramos e nas calçadas que pisamos. Elas são usadas até mesmo por dentistas em próteses, coroas, cimento e implantes dentários. Filtros de cerâmica feitos de porcelana porosa podem isolar micróbios e bactérias do leite e água potável, separar poeira de gases e remover partículas sólidas de líquidos. Cerâmicas são essenciais para a indústria de construção, para a indústria petroquímica, para gerar eletricidade,para as comunicações, exploração espacial, medicina, sanitarismo. Cerâmicas semicondutoras tornaram possíveis os rádios transistorizados e a televisão portátil que revolucionaram o modo de pensar sobre educação e diversão.

Escudos de cerâmica, os quais são leves e resistentes ao impacto, têm sido confeccionados para proteger aviões, veículos militares e soldados. Componentes eletrônicos individuais e circuitos integrados complexos com

multicomponentes têm sido fabricados de cerâmicas. Cerâmicas mono-cristal têm importantes aplicações mecânicas, elétricas e óticas. Cerâmicas incluem itens tão delicados que podem ser quebrados por um leve toque, tão resistentes que podem proteger nosso próprio corpo e tão duradouros que permanecem depois de milhares de anos revelando-nos a história dos nossos mais remotos ancestrais.

Classificação

O setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz a dividi-lo em sub-setores ou segmentos em função de diversos fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização. Dessa forma, a seguinte classificação, em geral, é adotada.

Processamento e Sinterização

O processamento de materiais cerâmicos à base de argila é feito a partir da compactação de pós ou partículas e aquecimento à temperaturas apropriadas.

As peças cerâmicas podem ser obtidas por FUSÃO ou SINTERIZAÇÃO

Devido às elevadas temperaturas de fusão dos materiais cerâmicos torna-se muito dispendioso e tecnologicamente complicado utilizar as técnicas tradicionais de vazamento (fusão) com estes materiais, devido:

Preparação dos Materiais Seleção das matérias primas Pós cerâmicos (reatividade) Ligantes Lubrificantes Desfloculantes Ajudantes de sinterização

UTILIZAÇÃO DOS MATERIAS CERÃMICOS

Um grande número de materiais cerâmicos cai num esquema de classificação por aplicação que inclui os seguintes grupos: vidros, produtos estruturais de argila, louças brancas, refratários, abrasivos, cimentos e as recentemente desenvolvidas cerâmicas avançadas.Os vidros são um grupo de cerâmicas familiares; recipientes, janelas, lentes e "fiberglass" representam aplicações típicas. Conforme já mencionado, eles são silicatos não cristalinos contendo outros óxidos, notavelmente CaO, Na2O, K2O e Al2O3, que influenciam as propriedades do vidro. Um típico vidro de soda-cal consiste de

aproximadamente 70% em peso de SiO2, o restante sendo principalmente Na2O (soda) e CaO (cal). As composições de vários materiais de vidro estão contidas na Tabela 14.1. Possivelmente, os 2 principais predicatos destes materiais são sua transparência ótica e a relativa facilidade com que eles podem ser fabricados.

Argilas

Umas das matérias primas cerâmicas mais largamente empregadas é a argila. Este ingrediente barato, encontrado na natureza em grande abundância, às vezes é usado na forma como foi encontrado, sem nenhuma melhoria de qualidade. Uma outra razão para sua popularidade reside na facilidade com que produtos de argila podem ser conformados; quando misturados nas apropriadas proporções, argila e água formam uma massa plástica que é muito suscetível à conformação. A peça formada é seca para remover alguma umidade, depois é queimada numa temperatura elevada para melhorar sua resistência mecânica.A maioria dos produtos baseados na argila cai em duas largas classificações: os produtos estruturais de argila e as louças brancas. Os produtos estruturais de argila incluem tijolos de construção, telhas e tubos de esgoto (manilhas) - aplicações nas quais a integridade estrutural é importante. As cerâmicas de louças brancas se tornam brancas após queima em alta temperatura.Incluídas neste grupo estão a porcelana, olaria (cerâmica de barro), louças de mesa, porcelana chinesa e instalações de encanamento (louças sanitárias). Em adição à argila, muito destes produtos também contém ingredientes não-plásticos, que influenciam as mudanças que ocorrem durante os processos de secagem e de queima e as características da peça acabada.

Sialon (Si3Al3O3N5)

É um material cerâmico composto de nitreto de silício, sílica, alumina e nitreto de alumínio. Nele existem duas fases dentro da mesma estrutura: uma vítrea (amorfa)e outra cristalina e possui uma estrutura semelhante à dos vidros-cerâmicos: a fase vítrea é cristalinizada para melhorar a resistência à influência a altas temperaturas.Possui Níveis de porosidade próximos de 0% devido à fase vítrea, propriedades mecânicas ao nível dos melhores cerâmicos e uma superior resistência ao choque térmico.

AplicaçõesAplicações que envolvam elevadas temperaturas com resistência ao desgaste e elevada resistência mecânica. Exemplo: Componentes de motores

Nitreto de Silício (Si3N4)

Começou a ser desenvolvido a partir dos anos 80 e compete com a alumina e o SiC em ferramentas de corte. Possui nível de porosidade pode variar entre 20 e 0%, consoante o tipo de processamento, mantém propriedades até 1000ºC, possui uma maior resistência choque térmico que maioria dos cerâmicos, tem apenas 1/3 da densidade do aço, baixo coeficiente expansão térmica, maior tenacidade que SiC e Al2O3 e rigidez 50% superior ao aço.

AplicaçõesÉ usado em ferramentas de corte (por exemplo, para ferros fundidos), componentes de turbina, rolamentos, motores diesel e matrizes de extrusão a quente.

COMPÓSITOS

Materiais compósitos podem ser definidos como materiais formados de dois ou mais constituintes com distintas composições, estruturas e propriedades e que estão separados por uma interface. O objetivo principal em se produzir compósitos é de combinar diferentes materiais para produzir um único dispositivo com propriedades superiores às dos componentes unitários. Dessa forma, compósitos com finalidades ópticas, estruturais, elétricas, opto-eletrônicas, químicas e outras são facilmente encontrados em modernos dispositivos e sistemas.

Vários tipos de classificação são disponíveis para compósitos. Um desses tipos de classificação define compósitos em termos da morfologia de seus agentes de reforço: compósitos particulados, com fibras e laminados (figura).

Compósitos para fins estruturais

Durante os últimos 20 anos, um substancial desenvolvimento de compósitos para aplicações estruturais foi observado. A principal motivação desta grande evolução foi a possibilidade de se produzir compósitos com altas propriedades mecânicas e baixas densidades que potencialmente poderiam substituir materiais usualmente utilizados como o aço e madeira. A combinação de polímeros de alto desempenho com fibras cerâmicas ou poliméricas de alto módulo elástico e resistência mecânica, permitiu a produção de novos compósitos com um grupo de propriedades específicas (por unidade de peso) superiores ao aço, alumínio e outros. Esses compósitos apresentam em geral altas razões módulo/peso e resistência/peso superiores à de materiais cerâmicos, poliméricos e metálicos (figura).

Compósito com interface inteligente

A interface em compósitos tem um papel decisivo na determinação das propriedades e desempenho desses materiais. Ela é responsável pela transmissão de tensões da matriz para os agentes de reforço, além de usualmente agir como passo para a penetração de moléculas como as de água. Em processos de fratura, o descolamento do polímero constituinte da matriz do compósito da superfície dos agentes de reforço (interface) é um mecanismos que consome energia das trincas em propagação. No entanto, tal mecanismo é irreversível e causa a degradação física do compósito. Vários tipos de tratamentos interfaciais são capazes de alterar as propriedades interfaciais de compósitos. No entanto, a maioria desses processos não é capaz de preparar interfaces estruturalmente específicas. Assim, tais processos acabam por levar à fabricação de interfaces estruturalmente não controladas e pouco versáteis do ponto de vista de comportamento.

Por outro lado, pretende-se desenvolver "interfaces inteligentes" com estruturas especificamente projetadas e construídas para realizar múltiplas tarefas em dispositivos. No caso de compósito para fins estruturais, objetiva-se o desenvolvimento de interfaces capazes de não somente transferir tensões, mas também acrescentar mecanismos de dissipação de energia durante processos de propagação de trincas.

Interfaces auto-reparadoras com estruturas controladas, as quais atuariam como agente dissipador de energia, e ainda teriam capacidade de se regenerar após este processo, podem ser construídas a partir da inserção controlada de polímero nas superfícies dos agentes de reforço.