Descripción general: Los materiales, la energía y la información son los tres pilares de la ciencia y la tecnología contemporáneas, y la ciencia de los materiales es una de las disciplinas líderes en el mundo actual. Los materiales compuestos son una estrella en ascenso en el campo de los materiales, y su aparición ha provocado cambios significativos en la industria de los materiales, formando un patrón de coexistencia de materiales metálicos, materiales inorgánicos no metálicos, materiales poliméricos y materiales compuestos. Una definición integral y completa de materiales compuestos es la siguiente: Los materiales compuestos son un nuevo tipo de material compuesto por diferentes tipos de materiales como polímeros orgánicos, no metales inorgánicos o metales, que se combinan a través de procesos compuestos. Pueden conservar las características principales de los materiales componentes originales al tiempo que obtienen propiedades que los componentes originales no poseen a través de efectos compuestos; El rendimiento de cada componente se puede complementar y correlacionar entre sí a través del diseño de materiales, obteniendo así un nuevo rendimiento superior.
Los materiales compuestos que aprovechan las fortalezas de otros representan la dirección de desarrollo de los materiales. Muchos expertos creen que la humanidad ha entrado en la era de los materiales compuestos desde la era de los materiales sintéticos, y esta proposición tiene cierta base científica. Es muy difícil sintetizar un nuevo material que cumpla con varios requisitos elevados de indicadores integrales. Si uno quiere desarrollar un material satisfactorio de manera oportuna, el ciclo desde el laboratorio hasta la producción profunda también es muy largo. Pero si se combinan los materiales existentes, puede ser más fácil cumplir con los requisitos. Además, los materiales compuestos son materiales anisotrópicos y, para el uso del material, la disposición de las fibras de refuerzo se puede diseñar de acuerdo con la situación de tensión real, ahorrando así materiales, lo que no se puede lograr con materiales isotrópicos generales. Debido al rendimiento superior de los materiales compuestos, han recibido la atención de los países desarrollados de todo el mundo y han sido seleccionados como una de las áreas prioritarias para el desarrollo en el campo de los nuevos materiales, lo que demuestra plenamente la importancia de los materiales compuestos.
La mayoría de los materiales compuestos a base de resina se utilizan en entornos atmosféricos, sumergidos en agua o agua de mar, o enterrados bajo tierra. Algunos se utilizan como tanques de almacenamiento de diversos disolventes. Bajo la acción del aire, el agua, los medios químicos, la luz, la radiación y los microorganismos, su composición química, estructura y diversas propiedades sufrirán diversos cambios. En muchos casos, la temperatura y el estado de tensión tienen efectos importantes en estas reacciones químicas, especialmente en los vehículos aeroespaciales y sus componentes de motor que trabajan en entornos hostiles, que deben soportar altas temperaturas y la erosión del flujo de aire a alta temperatura. Su estabilidad química es crucial.
El polímero, como matriz de los materiales compuestos a base de resina, puede sufrir descomposición química de diferentes maneras. Puede ocurrir a través de la interacción con sustancias químicas corrosivas o indirectamente a través de la generación de estrés, incluida la degradación térmica, la degradación por radiación, la degradación mecánica y la biodegradación. La matriz polimérica en sí es una sustancia orgánica que puede erosionarse, hincharse, disolverse o provocar corrosión bajo tensión del sistema por disolventes orgánicos. La denominada corrosión bajo tensión se refiere a la falla prematura de los materiales cuando se someten a estrés cuando interactúan con ciertos disolventes orgánicos. Dicho estrés puede aplicarse durante el uso o debido a ciertas limitaciones en la tecnología de fabricación.
Según los diferentes tipos de sustratos, la sensibilidad de los materiales a diversos productos químicos varía. Los plásticos comunes reforzados con fibra de vidrio son resistentes a ácidos fuertes, sales y ésteres, pero no a los álcalis. En general, la gente presta más atención al impacto del agua en las propiedades del material. El agua generalmente puede provocar una disminución de la rigidez dieléctrica de los materiales compuestos a base de resina. La acción del agua provoca dispersión de la luz y opacidad cuando se rompen los enlaces químicos del material, lo que también tiene un impacto importante en las propiedades mecánicas. La resistencia a la tracción, la resistencia al corte y la resistencia a la flexión de los materiales compuestos compuestos de resina epoxi o resina de poliéster con fibras de vidrio que no están pegadas o solo tratadas térmicamente se ven significativamente afectadas por el agua hirviendo. El uso de agentes de acoplamiento puede reducir significativamente esta pérdida. La influencia del agua y de diversas sustancias químicas está relacionada con la temperatura, el tiempo de contacto, así como la magnitud de la tensión, las propiedades de la matriz y la estructura geométrica, las propiedades y el pretratamiento del material de refuerzo. Además, también está relacionado con el estado de la superficie del material compuesto, y el material con extremos de fibra expuestos es más susceptible a sufrir daños.
Existen múltiples modos y vías para la degradación térmica de polímeros, entre los cuales varios modos pueden ocurrir simultáneamente. Si la rotura completa de la cadena de polímero puede ser causada por el mecanismo de despolimerización de tipo "cremallera", se pueden producir al mismo tiempo sustancias volátiles de bajo peso molecular. Otros métodos incluyen la rotura irregular de cadenas de polímero para producir productos de mayor peso molecular o el desprendimiento de cadenas ramificadas, así como la posible formación de estructuras de cadena molecular cíclicas. La presencia de rellenos tiene un impacto en la degradación de polímeros, y ciertos rellenos metálicos pueden acelerar la degradación a través de la acción catalítica, especialmente en entornos aeróbicos. La ignición y degradación de materiales compuestos a base de resina están relacionados con las sustancias volátiles producidas, y generalmente se agregan retardantes de llama para reducir el riesgo de ignición. Algunos polímeros pueden producir una capa de coque resistente al calor en condiciones de alta temperatura. Cuando estos polímeros se combinan con fibras de nailon, poliéster, etc., la descomposición de estos mismos refuerzos conduce a la producción de sustancias volátiles que pueden quitar calor y enfriar el polímero quemado, mejorando aún más la resistencia al calor y dotando al material compuesto de excelentes propiedades mecánicas, como buena resistencia sísmica.
Muchos polímeros se dañan por la radiación ultravioleta u otras radiaciones de alta energía, y el mecanismo es que cuando la energía de la luz y la radiación excede la energía del enlace covalente entre los átomos, las cadenas moleculares se rompen. Los polímeros rellenos de plomo se pueden utilizar para prevenir la radiación de alta energía. La radiación ultravioleta generalmente recibe más atención, y los aditivos de consumo común incluyen negro de carbón, óxido de zinc y dióxido de titanio, que actúan para absorber o reflejar la radiación ultravioleta.
La degradación mecánica es otro mecanismo de degradación, en el que cuando la frecuencia del aumento de la tensión supera la capacidad de respuesta de un enlace a través de la traslación, se produce la rotura del enlace y los radicales libres resultantes también pueden afectar el modo de degradación de la siguiente etapa. Las matrices poliméricas duras y quebradizas tienen una tensión baja y pueden sufrir una fractura frágil con o sin rotura de la cadena, mientras que las matrices poliméricas más blandas pero más viscosas se degradan principalmente mecánicamente.
Los materiales compuestos reforzados con fibra han atraído mucha atención y poseen características significativas. En comparación con los materiales metálicos u otros materiales inorgánicos, tienen las ventajas de peso ligero, alta resistencia específica, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico, resistencia instantánea a temperaturas ultra altas, transferencia de calor lenta, aislamiento acústico, impermeabilización, fácil coloración y pueden transmitir ondas electromagnéticas. Es un nuevo material que combina características funcionales y estructurales.
El material compuesto reforzado con fibra de vidrio (comúnmente conocido como "fibra de vidrio") es uno de los primeros materiales compuestos desarrollados. Es una estructura hecha utilizando fibra de vidrio y sus productos como materiales de refuerzo, resina termoendurecible o termoplástica como matriz y ciertos procesos de moldeo. Su nombre científico es plástico reforzado con fibra de vidrio. En 1958, Lai Jifa, ex Ministro de Materiales de Construcción, propuso un nombre popular y vívido, "fibra de vidrio", que ahora ha sido reconocido por sus pares en la industria tanto a nivel nacional como internacional.
A través del análisis de la construcción de este tipo de material compuesto de fibra de vidrio, en comparación con los materiales tradicionales, los materiales compuestos tienen las siguientes características.
① La capacidad de diseño de los materiales y la estructura multinivel de los materiales compuestos aportan una enorme flexibilidad al diseño de los materiales compuestos y sus estructuras. Las propiedades mecánicas, térmicas, acústicas, ópticas, eléctricas, anticorrosión, antienvejecimiento y otras propiedades físicas y químicas de los materiales compuestos pueden satisfacer los requisitos de uso y las condiciones ambientales de las piezas. A través de la selección y combinación de materiales de los componentes, el diseño de capas, el control de la interfaz y otros medios de diseño de materiales, se puede lograr el propósito esperado en la máxima medida para satisfacer el rendimiento de uso de los equipos de ingeniería.
② Los materiales compuestos que pueden proporcionar resistencia a la corrosión tanto superficial como estructural pueden proporcionar una excelente resistencia a la corrosión, así como excelentes propiedades mecánicas como materiales estructurales, logrando una resistencia a la corrosión estructural. Sin embargo, los materiales anticorrosión ordinarios como los revestimientos anticorrosión, las láminas de revestimiento de caucho y los bloques de revestimiento de arcilla (placas de porcelana resistentes a los ácidos, losas de piedra fundida, bloques de granito, etc.) solo se pueden utilizar como capas anticorrosión. Una vez que estas capas anticorrosión se dañan, las partes protegidas de la estructura se corroerán y dañarán, lo que provocará riesgos de seguridad en la estructura principal.
③ El diseño estructural de materiales compuestos incluye el diseño de materiales. En el diseño estructural de materiales tradicionales, solo es necesario seleccionar materiales estandarizados según los requisitos. En el diseño de estructuras de materiales compuestos, los materiales son diseñados por el diseñador estructural en función de las condiciones de diseño. Como se mencionó anteriormente, las estructuras compuestas a menudo se forman simultáneamente con el material y la estructura, y el material también tiene capacidad de diseño. Por lo tanto, el diseño estructural de materiales compuestos es un nuevo tipo de diseño estructural que incluye el diseño de materiales. Puede considerarse tanto desde los aspectos materiales como estructurales. Los diseñadores pueden diseñar materiales compuestos con diferentes propiedades para diferentes partes de la estructura de acuerdo con sus diferentes estados de tensión en función de las características de la estructura.
④ La dependencia de las propiedades del material en la tecnología de compuestos: Los cambios físicos y químicos de los materiales componentes ocurren durante el proceso de formación de estructuras de materiales compuestos. Los diferentes tipos de materias primas, materiales de refuerzo, contenido de volumen de fibra y esquemas de colocación utilizados en diferentes procesos de formación también son diferentes. Los tipos de materias primas utilizadas en diferentes procesos de formación, la formación de materiales de refuerzo, el contenido de volumen de fibra y los esquemas de colocación también son diferentes. Por lo tanto, el rendimiento de los componentes depende en gran medida de los métodos de proceso, los parámetros del proceso y los procesos de fabricación. Además, debido a la dificultad de controlar con precisión los parámetros del proceso durante el proceso de moldeo, la dispersión del rendimiento de los componentes compuestos es generalmente significativa. Para las estructuras de materiales compuestos, debido a que la estructura y el material están integrados, es relativamente fácil lograr varias formas estructurales a través del moldeo y la fabricación, e incluso realizar el diseño general de la estructura. La realización de esta superioridad se basa en la estrecha integración del diseño de la estructura del material compuesto y el diseño del proceso de fabricación. El diseño estructural razonable debe tener en cuenta la posibilidad de los procesos de fabricación, y el diseño del proceso de fabricación debe garantizar el diseño óptimo de la estructura en la mayor medida posible.
⑤ Desde la perspectiva del análisis mecánico, la diferencia significativa entre los materiales compuestos y los materiales convencionales (como los materiales metálicos) es que estos últimos se consideran homogéneos e isótropos, mientras que los primeros son heterogéneos y anisotrópicos. La denominada homogeneidad se refiere al hecho de que el rendimiento de cada punto dentro de un objeto es el mismo, lo que significa que el rendimiento de un objeto no es función de su posición interna; Y la heterogeneidad es exactamente lo contrario. La denominada isotropía se refiere al mismo rendimiento en todas las direcciones en un punto dentro de un objeto; Y la anisotropía indica que el rendimiento de un punto es función de su dirección. Debido a la fuerte anisotropía y heterogeneidad de los materiales compuestos, sus características de deformación bajo fuerzas externas son diferentes a las de los materiales isótropos generales. Una fuerza externa a menudo puede causar múltiples deformaciones básicas, y la resistencia y varios parámetros de los paneles monocapa y laminados son funciones de la dirección. Por lo tanto, al estudiar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos, se debe prestar atención a su complejidad y especificidad. En el diseño estructural, además de considerar la tensión máxima en la estructura, también se debe prestar atención a los eslabones débiles reflejados por las características anisotrópicas del material, principalmente debido a que las propiedades cortantes y transversales son mucho más débiles que las propiedades direccionales de la fibra.
⑥ Debido a las características de composición de los materiales compuestos utilizados para la prevención de la corrosión, los productos o piezas fabricados con materiales compuestos pueden poseer simultáneamente una excelente resistencia a la corrosión, rendimiento eléctrico (conductividad o aislamiento) y rendimiento térmico (conductividad térmica o aislamiento). Por ejemplo, los materiales de fibra de vidrio y resina son en sí mismos materiales de aislamiento eléctrico y térmico, con excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y térmico. Sin embargo, podemos introducir componentes conductores o térmicamente conductores en la resina anticorrosión según las necesidades reales, de modo que el material compuesto tenga las propiedades conductoras o térmicamente conductoras correspondientes.
⑦ Se puede lograr un buen rendimiento superficial de los materiales compuestos anticorrosión durante el proceso de fabricación ajustando la condición de la superficie de la plantilla, la variedad de resina de la capa superficial y los materiales de refuerzo, y el proceso de fabricación, para formar una superficie extremadamente lisa para productos compuestos anticorrosión. Y hacer que la superficie tenga propiedades especiales como hidrofobicidad, oleofobicidad, resistencia al desgaste, conductividad térmica, conductividad electrostática y antiincrustaciones según las necesidades.
El contenido anterior resume las características generales de los materiales compuestos. Si se comparan los materiales compuestos con los materiales tradicionales, se puede observar que los materiales compuestos tienen las siguientes ventajas.
① La mayor ventaja de los materiales compuestos de fibra con alta resistencia específica y alto módulo específico es su alta resistencia específica y alto módulo específico. La resistencia específica se refiere a la relación entre la resistencia de un material y su densidad, mientras que el módulo específico se refiere a la relación entre el módulo de un material y su densidad. La resistencia específica y el módulo específico son indicadores importantes para medir la capacidad de carga de los materiales estructurales. Para los componentes estructurales en la aviación, la industria aeroespacial, los automóviles, los trenes, los barcos y otras estructuras móviles, son indicadores muy importantes, lo que significa que se pueden fabricar estructuras con buen rendimiento y peso ligero. Para los equipos químicos y los proyectos de construcción, los materiales con alta resistencia específica y módulo pueden reducir su propio peso, soportar más cargas y mejorar su resistencia sísmica.
② Buen rendimiento antifatiga. La falla por fatiga es una falla de baja tensión causada por la formación y propagación de grietas en materiales bajo cargas alternas. El daño por fatiga es una de las principales causas de accidentes aéreos entre el grupo étnico Han. Las características de fatiga de los materiales compuestos bajo tensión en la dirección de la fibra son mucho mejores que las de los metales. La falla por fatiga de los materiales metálicos aumenta gradualmente de adentro hacia afuera y luego se expande repentinamente. La falla por fatiga de los materiales compuestos siempre comienza desde los eslabones débiles de las fibras o la matriz y se extiende gradualmente hasta la superficie de unión. Cuando hay muchos daños y el tamaño es grande, hay signos obvios antes del daño, que se pueden detectar y tomar medidas de manera oportuna. El límite de resistencia a la fatiga de los materiales metálicos suele ser del 30% -50% de la resistencia a la tracción. El límite de resistencia a la fatiga de los materiales compuestos a base de resina reforzada con fibra de carbono es del 70% -80% de su resistencia a la tracción. Por lo tanto, los componentes fabricados con materiales compuestos que funcionan en condiciones de carga alterna a largo plazo tienen una vida útil más larga y una mayor seguridad contra daños.
③ El rendimiento de amortiguación de una estructura portante no solo está relacionado con su forma, sino que también es directamente proporcional a la raíz cuadrada del módulo específico del material estructural. Por lo tanto, los materiales compuestos tienen una frecuencia natural más alta. Al mismo tiempo, la interfaz de fibra matriz de los materiales compuestos tiene una mayor capacidad para absorber la energía de vibración, lo que da como resultado una mayor amortiguación de la vibración del material. La investigación sobre vigas del mismo tamaño muestra que las vigas de aleación de aluminio requieren 9 segundos para dejar de vibrar, mientras que las vigas compuestas de fibra de carbono/epoxi solo requieren 2,5 segundos para dejar de vibrar. Este ejemplo es suficiente para ilustrar el problema. El rendimiento de absorción de impactos de los materiales compuestos de aramida es mejor que el de los materiales compuestos de fibra de carbono.
④ La seguridad frente a daños de los materiales compuestos es buena. El daño de los materiales compuestos no se produce de repente como en el caso de los materiales tradicionales, sino que pasa por una serie de procesos como daño de la matriz, delaminación en la interfaz, fractura de la fibra, etc. Cuando el componente se sobrecarga y se rompe una pequeña cantidad de fibras, la carga se redistribuirá rápidamente a las fibras no dañadas a través de la transmisión de la matriz, para no hacer que todo el componente pierda su capacidad de carga a corto plazo.
⑤ Los materiales compuestos de resina termoendurecible reforzada con fibra de vidrio (comúnmente conocidos como fibra de vidrio termoendurecible) de uso común tienen una buena resistencia a la corrosión química y generalmente son resistentes al ácido, alcalino diluido, sal, solventes orgánicos, agua de mar y humedad. Los materiales compuestos a base de resina termoplástica reforzada con fibra de vidrio (comúnmente conocidos como fibra de vidrio termoplástica) generalmente tienen una mejor resistencia a la corrosión química que los materiales termoendurecibles. En términos generales, la resistencia a la corrosión química está determinada principalmente por el sustrato. La fibra de vidrio no es resistente a los fluoruros como el ácido fluorhídrico. Al producir productos de material compuesto que son adecuados para fluoruros como el ácido fluorhídrico, el material de refuerzo de la capa superficial en contacto con el medio en el producto no puede usar fibra de vidrio. Se puede utilizar poliéster saturado o polipropileno (fieltro), y la matriz también necesita usar resina de ácido fluorhídrico.
⑥ Los materiales compuestos a base de resina con buenas propiedades eléctricas son excelentes materiales aislantes que se utilizan para fabricar componentes aislantes en instrumentos, motores y aparatos eléctricos. No solo pueden mejorar la confiabilidad de los equipos eléctricos, sino que también prolongan su vida útil. Pueden mantener buenas propiedades dieléctricas a alta frecuencia, no reflejan ondas electromagnéticas y tienen buena transparencia de microondas. Actualmente, se utilizan ampliamente como materiales estructurales para la fabricación de aeronaves, barcos y cubiertas de radar terrestre.
⑦ Los materiales compuestos a base de resina tienen un buen rendimiento térmico, baja conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión lineal y generan mucho menos estrés térmico que los metales cuando hay una diferencia de temperatura. Son un excelente material aislante. Los materiales compuestos a base de resina fenólica son resistentes a altas temperaturas instantáneas y pueden servir como un material ideal para la protección térmica y la erosión resistente al calor. Pueden proteger eficazmente a los cohetes, misiles y naves espaciales de los efectos de socavación del flujo de aire de alta temperatura y alta velocidad por encima de los 2000 grados. Además, debido a la capacidad de diseño de los materiales de matriz de resina, cuando se requiere conductividad térmica, su conductividad térmica se puede rediseñar a través de técnicas de modificación apropiadas para proporcionar una conductividad térmica suficiente.
Desventajas de los materiales compuestos: Los materiales compuestos a base de resina también presentan muchas deficiencias o inconvenientes. El siguiente contenido presenta brevemente las principales desventajas de los materiales compuestos a base de resina, de modo que los lectores puedan tener una comprensión integral de las propiedades básicas de los materiales compuestos a base de resina en aplicaciones prácticas, con el fin de aprovechar al máximo las ventajas de los materiales compuestos a base de resina, evitar o superar sus desventajas y, de este modo, lograr la mejor relación coste-beneficio de los materiales compuestos a base de resina.
① El módulo elástico de los materiales compuestos de fibra (fibra de vidrio) es bajo. El módulo elástico de la fibra de vidrio es el doble que el de la madera, pero diez veces menor que el del acero estructural general. Por lo tanto, en las estructuras de fibra de vidrio, a menudo hay una rigidez insuficiente y una deformación significativa. Para mejorar este inconveniente, se pueden utilizar estructuras de carcasa delgada y estructuras tipo sándwich, y también se pueden aplicar fibras de alto módulo o fibras huecas para resolverlo.
② En general, la resistencia al corte interlaminar y la resistencia a la tracción interlaminar de los materiales compuestos reforzados con fibra son inferiores a las de la matriz bajo una resistencia entre capas baja. Por lo tanto, bajo la acción de la tensión entre capas, es fácil provocar una falla por delaminación de los paneles laminados, lo que lleva a la falla de las estructuras compuestas, que es un factor importante que afecta el uso de materiales compuestos en ciertas estructuras. Por lo tanto, en el diseño estructural, la tensión entre capas debe minimizarse tanto como sea posible, o deben tomarse ciertas medidas estructurales para evitar la falla por delaminación entre capas.
③ La mayoría de las fibras de refuerzo (excluidas las fibras de aramida, las fibras de polietileno de peso molecular ultraalto, etc.) son materiales frágiles y la deformación por fractura es muy pequeña cuando se estiran. Por lo tanto, los materiales compuestos reforzados con fibra también son materiales frágiles. Esto es cierto a lo largo de la dirección de la fibra, y aún más perpendicularmente a la dirección de la fibra. Su deformación por fractura es mucho menor que la de los materiales metálicos. Puede mejorar la deformación por fractura de las fibras, la tenacidad de la matriz y la condición de la interfaz, con el fin de mejorar la resistencia, la resistencia a la fractura, la resistencia a la fatiga y la resistencia al impacto de los materiales compuestos.
④ La resistencia al calor de los materiales compuestos a base de resina es relativamente baja. En la actualidad, los materiales compuestos a base de resina de alto rendimiento se utilizan durante mucho tiempo a temperaturas inferiores a 250 grados, mientras que los materiales compuestos a base de resina generales se utilizan durante mucho tiempo a temperaturas inferiores a 60-100 grados.
⑤ Hay muchos factores que afectan en gran medida el rendimiento de los materiales compuestos, incluido el nivel y la dispersión de las propiedades de la fibra y la matriz, la cantidad de poros, grietas y defectos, si el flujo y la operación del proceso son razonables, si el proceso de curado es apropiado y si el entorno y las condiciones de producción cumplen con los requisitos. Todos estos pueden provocar cambios significativos en las propiedades de los materiales compuestos. Además, actualmente existe una falta de métodos de monitoreo integral para los productos, lo que dificulta el control de la calidad de los productos, y la dispersión de las propiedades del material es alta. Por ejemplo, los productos compuestos hechos a mano pegando tela de fibra de vidrio tienen un coeficiente de dispersión de resistencia del 6% al 10%. Las características de los materiales compuestos de fibra de vidrio mencionados anteriormente en términos de rendimiento, proceso, diseño, etc. son incomparables con cualquier otro material. Por lo tanto, los materiales de fibra de vidrio se pueden usar ampliamente en aplicaciones militares y civiles. En los últimos años, basándose en la tecnología de fibra de vidrio, se han investigado y desarrollado algunos nuevos materiales compuestos reforzados con fibra de alto rendimiento. Debido, en particular, al desarrollo de la tecnología aeronáutica y aeroespacial, así como a la necesidad de estructuras o componentes de ingeniería en determinadas aplicaciones especiales, es necesario ampliar el alcance de los materiales de refuerzo, mejorar sus propiedades físicas y químicas, lograr requisitos especiales como alta resistencia, alto módulo, resistencia a altas temperaturas, baja densidad, etc. La exitosa investigación y producción de prueba de fibras de boro, fibras de carbono, fibras orgánicas (aramida), etc. han abierto caminos de aplicación extremadamente amplios para el desarrollo de materiales compuestos reforzados con fibra. En la actualidad, existen varios materiales principales reforzados con fibra de alto rendimiento, incluidos los siguientes:
① El material compuesto reforzado con fibra de boro tiene una resistencia específica, una rigidez y un módulo elástico mucho mayores que la fibra de vidrio. Su resistencia a la compresión y su coeficiente de expansión térmica son más adecuados para fabricar diversos materiales compuestos estructurales.
② A principios de la década de 1960, los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono se combinaban con materiales de matriz como resina, metal y cerámica para producir materiales compuestos de fibra de carbono livianos, de alta resistencia, rígidos, resistentes a la fatiga y a la corrosión. La fibra de carbono se puede tejer directamente en tela de carbono, bolsas de carbono, fieltro de carbono, etc. para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones.
③ El material compuesto reforzado con fibra de aramida es una fibra orgánica con alta resistencia, alto módulo y baja densidad. Tiene mayor resistencia que la fibra de carbono, peso más ligero que la fibra de vidrio y la fibra de carbono, menor coeficiente de expansión térmica, buena resistencia a la fatiga, resistencia al calor y resistencia a las llamas, y tiene cierta competitividad. En los últimos años, los materiales compuestos de fibra de aramida se han desarrollado rápidamente y tienen grandes perspectivas de desarrollo.
