2.1 Introducción

Capítulo 2. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ POLIMÉRICA Rafael Andrés Robayo-Salazar, Ph. D. Doctor en Ingeniería. Investigador del Programa de Ingeniería Mecánica (Pimec) - Grupo de Investigación en Estudios Aeroespaciales (GIEA). Escuela Militar de Aviación “Marco Fidel Suárez” - Fuerza Aérea Colombiana. Correo-e: rafael.robayo@emavi.edu.co Palabras clave: materiales compuestos, polímeros, matriz polimérica, particulados, fibras, refuerzos. 2.1 INTRODUCCIÓN SOLO PARA USO ACADÉMICO Los materiales compuestos se forman cuando dos o más materiales o fases se utilizan juntas para dar una combinación de propiedades que no se puede lograr de otra manera. Es decir, los materiales compuestos ponen de manifiesto la forma en que materiales distintos pueden trabajar sinérgicamente. Los materiales compuestos de matriz polimérica (PMC, polymer

matrix composites), como su nombre lo indica, se basan en una matriz (fase continua) de naturaleza polimérica, reforzada con partículas y/o fibras (fase dispersa), las cuales se pueden seleccionar para obtener combinaciones no usuales de rigidez, resistencia, tenacidad, desempeño térmico, dureza, entre otras propiedades de ingeniería [1]. Los PMC se pueden clasificar, según la escala de integración de los refuerzos (partículas y/o fibras), en macro, micro y nanoescala. Los PMC son ampliamente utilizados como materiales estructurales en aplicaciones con temperaturas de servicio relativamente bajas (<<300 ºC). Posiblemente, los PMC se utilizan en más áreas tecnológicas que cualquier otra clase de materiales compuestos, por muchas razones. Presentan gran variedad de propiedades, alguna de las cuales son inalcanzables para otros materiales, y en la mayoría de los casos son relativamente de bajo precio. En general, los polímeros (matriz) tienen menor resistencia y módulo de rigidez que los metales o las cerámicas, pero son más resistentes a la corrosión y al ataque químico, que los metales, ventaja de durabilidad que, sumada al bajo rango de densidad que estos presentan, le abren paso a los PMC en diversas aplicaciones de ingeniería, compitiendo con muchas aleaciones metálicas por su nivel de resistencia especifica [2]. Sin embargo, la exposición prolongada a la luz ultravioleta y a algunos solventes pueden causar degradación de la matriz polimérica y afectar la integridad de los PMC [3]. El uso de los PMC para diseños en ingeniera mecánica ofrece muchas ventajas, incluyendo la posibilidad de eliminación de piezas en ingeniería mediante el diseño con polímeros y de muchas operaciones de acabado, simplificación del montaje, eliminación de peso, reducción del ruido y, en algunos casos, eliminación de la necesidad de lubricación de algunas piezas. Otras ventajas relacionadas con sus excelentes propiedades aislantes también son de interés para los diseños de ingeniería eléctrica y electrónica. La cantidad de PMC utilizados en la industria ha aumentado notablemente en SOLO PARA USO ACADÉMICO los últimos años. Un buen ejemplo del incremento industrial de los compuestos de matriz polimérica es en la manufactura de componentes aeronáuticos y para automotores [4], sin embargo, otras industrias se interesan cada vez más en este tipo de materiales.