Los materiales composites y el desarrollo

Los materiales composites y el desarrollo tecnológico. Primera
parte.
Por Gabriel Ayala Landeros y Víctor M. Castaño. Es
evidente que los adelantos en materiales han sido la llave de los
descubrimientos significativos en tecnología a lo largo de la
historia. La Edad de Piedra, la Edad del Hierro, la Revolución
Industrial, la era nuclear, la revolución electrónica, la era
aerospacial de hoy-todos han dependido críticamente de los
adelantos, o resultados de los descubrimientos en la tecnología
de materiales. Hoy, nosotros estamos en medio de una nueva
revolución, activada por los compositos (también llamados
composites o compuestos)
avanzados. Esta radicalmente
nueva clase de materiales se caracteriza por la unión de
componentes individuales bastante diversos que trabajan juntos
para producir capacidades que exceden por mucho a la de sus
elementos separados. Sus propiedades únicas los hacen
materiales habilitados para adelantos tecnológicos mayores.
Representantes de la industria creen que estos materiales serán
críticos en el comercio en el marco del siglo XXI. Típicamente, los
materiales avanzados han sido caracterizados por un ciclo de
desarrollo largo (20 años). Hoy, el uso de materiales compositos
en las estructuras de todos los tipos se está acelerando
rápidamente, sintiéndose el mayor impacto en la industria
aerospacial
dónde
el
uso
de
compositos
ha
reforzado
directamente la capacidad del avión de alimentación eficiente
en el área comercial y aviones de la nueva generación en la
esfera militar. El uso creciente de estos materiales se está
extendiendo mundialmente, capitalizándose en desarrollos que
son el resultado directo de una gran inversión en la tecnología
en las dos o más últimas décadas. En su forma más amplia, los
compositos son el resultado de empotrar fibras de un material
de alto refuerzo, alta rigidez en una matriz circundante de otro
material. Las fibras de interés para los compositos generalmente
están en forma de fibras simples del espesor de un cabello
humano o fibras múltiples torcidas en forma de estambre o
estopa. Cuando son producidas adecuadamente, estas fibras
normalmente son de un material no metálico como el carbono,
el carburo de silicio, boro o alúmina pueden tener valores muy
altos de resistencia y rigidez. Como resultado del trabajo que
empezó en los Estados Unidos en los años de los 1950s, hay
disponibles fibras delgadas, continuas de una variedad de
materiales, junto con la capacidad industrial de producirlos en
una base continua. Además de las fibras continuas, hay
también variedades de fibras cortas, whiskers, plaquetas, y
algunas de intereses particulares para el uso de los compositos
reforzados
discontinuos.
Los
materiales
compositos
fibro-
reforzados consisten en fibras de alta resistencia y módulo
empotradas o unidas en una matriz con distintas interfases (los
límites) entre ellos. En esta forma, las fibras y la matriz retienen sus
identidades físicas y químicas, la unión de ellos producen una
combinación de propiedades que no pueden lograrse con
cualquiera de los constituyentes de manera independiente. En
general, las fibras son los constituyentes principales que reciben
la carga, considerando que la matriz circundante los guarda en
la situación deseada y orientación, actuando como un medio
de traslado de carga entre ellos, y los protege por ejemplo de
los daños medioambientales debido a temperatura elevada o
humedad. Así, aunque las fibras mantienen el refuerzo de la
matriz, el último también tiene varias funciones útiles en un
material compuesto fibra-reforzado. Los autores de este artículo
son el Dr. Gabriel Ayala Landeros y Víctor Castaño. Cualquier
comentario sobre este artículo favor de dirigirlo a Víctor M.
Castaño, al teléfono/fax (442)1926129, correo electrónico
vmcastano@uaq.mx y página web www.victorcastano.net