Artículos Técnicos
les, concretamente los metales, acaparó mas del 80% de la producción de materiales en todo el mundo, sirva como dato que durante el conflicto se llegó a construir acorazados con cascos de acero de 30.000 Tn de peso, como la serie Yamato, capaces de desplazar 92.000 Tn y con un blindaje de acero de hasta 40 cm de espesor. También, esta vez en tierra, los alemanes diseñaron un tanque blindado, la serie Maus de 188 Tn de peso con un blindaje máximo de 25 cm de espesor. Como referencia la Torre Eiffel posee una estructura de acero de 7.300 Tn de peso. Por último, pocos años más tarde empezaron a desarrollase una nueva clase de material compuesto a partir de matrices poliméricas reforzadas con fibras (FRP; de sus siglas en inglés: Fiber Reinforced Polymer). Las más conocidas son la fibra de vidrio con matriz de resina de poliéster, la fibra de carbono con matriz de resina epoxídica y la fibra de aramida con matriz de resina también epoxídica. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ POLIMÉRICA REFORZADOS CON FIBRAS (FRP) Los FRP suponen, dada la posibilidad de utilizar tanto fibras cortas como fibras largas o tejidos, una de las alternativas con más potencial para la industria textil, Su principal propiedad por encima del resto es la excelente resistencia especifica que presentan, es decir la relación de resistencia con respecto a densidad (R/d). En los FRP un componente realiza la función de agente reforzante, éste es la fibra o tejido, que proporciona al material su fuerza a la tracción, mientras que otro componente que suele ser un polímero, hace de matriz que envuelve y liga las fibras/tejido. En términos de resistencia, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) se encargan de resistir la tracción y la matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas) sirve para resistir las deformaciones. Por otro lado ambos componentes juntos se encargan para resistir la compresión. Las aplicaciones de los FRP abarcan un amplio abanico de sectores donde el requisito principal es un bajo peso unido a unas altas propiedades mecánicas resistentes, estos sectores incluyen principalmente los deportesocio, aeronáutico y automación. Su utilización en estos sectores aumenta de forma proporcional a la incorpo-
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Galaxia 232- 2016/2
ración de nuevas resinas y fibras más resistentes y a un incremento en la interacción fibra-matriz. Como ejemplo basta decir que en el Airbus 350 de reciente diseño, más del 50% de todos los materiales utilizados son FRP, mientras que hace 40 años los aviones de pasajeros apenas poseían un 5%. COMPONENTES DE LOS FRP Tal como se ha comentado anteriormente, los materiales compuestos están constituidos por dos o más componentes. Uno de ellos actúa como matriz (fase matriz), es decir como material aglutinante (Figura 2a), mientras el otro actúa como refuerzo o componente disperso (fase dispersa), es decir se encuentra embebido en la matriz (Figura 2b). Mientras que en otros tipos de materiales compuestos como el hormigón la fase dispersa son partículas (grava) embebidas en una matriz (cemento), en los FRP la fase dispersa es fibra de diferente naturaleza (corta, larga o tejido) y la fase matriz es un polímero que puede ser tanto termoestable como termoplástico como elastómero. Evidentemente la elección de la fibra y la matriz determinarán las prestaciones finales del compuesto, si bien otro aspecto a tener en cuenta es la interacción entre la fibra y la matriz en la zona de interfase, es decir la zona adyacente entre ambas. La Figura 3 muestra los diferentes elementos descritos anteriormente en la fractura de una muestra de fibra de carbono con resina epoxi, tras ser sujeta a esfuerzos de tracción. Como se puede observar la interfase se muestra de forma evidente en la zona limítrofe entre resina y fibra, ésta se observa más acusada en aquellas muestras donde la interacción fibra matriz es menor, es decir, la evidencia de una mayor zona de interfase es indicador de una mala interacción entre las fases. La interfase es la encargada de transmitir las tensiones entre la fibra y la matriz, una mala interacción entre ambas provocará un descenso de las propiedades mecánicas de forma significativa, es por ello que con el objeto de mejorar esta interacción, las fibras en la mayoría de los casos son sujetas a modificaciones superficiales que permitan mejorar la adhesión existente entre la fibra y la matriz.
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