Compositores

Antecedentes

La historia de los materiales compuestos es la historia del siglo XX. En 1907, el químico belga Leo Baekeland obtuvo por primera vez una resina termoestable. Baekeland calentó y aplicó presión en un recipiente especial a un fenol y un formaldehido para obtener una resina líquida que polimerizó y tomó la forma del recipiente. Su nombre, la bakelita. A lo largo de las tres primeras décadas de este siglo se van incorporando el resto de las matrices: las fenolicas, que fueron las primeras en desarrollarse industrialmente para aplicaciones de aislamiento, armamento y bisutería, el poliéster, las vinilésteres y los epoxis.

Los materiales compuestos se desarrollan en paralelo con las matrices, ya que las fibras ya eran conocidas y los ensimajes o tratamientos superficiales de las fibras para que tuvieran la adherencia necesaria para su combinación con las matrices no revistieron excesivas dificultades. Por lo tanto los primeros materiales compuestos eran fibras de vidrio combinadas con matrices fenólicas y poliésteres para aplicaciones eléctricas, embarcaciones y placa ondulada.

Los primeros métodos de fabricación fueron los moldeados por contacto a mano. En 1910, se estaban fabricando mediante este método un número elevado de estructuras donde los requerimientos mecánicos no eran elevados, pero había problemas de formas, peso o aislamiento eléctrico y por lo tanto, este tipo de materiales comenzaba a ser una alternativa frente a los tradicionales, acero, hormigón, aluminio o madera.

La inyección con matrices termoestables data de 1940, como una variación de la inyección de materiales termoplásticos. En la década de los cincuenta aparecen las primeras máquinas con tornillo sinfín.

En 1951 aparecen las primeras patentes de métodos automatizados como la pulfrusión. La producción arranca en 1956. Desde entonces ha ido en aumento la producción de perfilería para una larga lista de sectores productivos. Por primera vez., se disponía comercialmente de materiales compuestos estructurales ya que la fiabilidad de este proceso, así como la elevada resistencia del perfil lo hacía idóneo para aquellos casos donde no solo era importante el peso n el aislamiento eléctrico sino también los requerimientos mecánicos.

La historia de los semiconductores comienza en su utilización con fines técnicos, se utilizaron como pequeños detectores diodos y se emplearon a principios del siglo XX, en los radios receptores de esa época.

En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, realizó un descubrimiento que se basaba en que si a ciertos cristales se le añadía una pequeña cantidad de impurezas su conductividad eléctrica variaba cuando el material se exponía a una fuente de luz. Ese descubrimiento condujo al desarrollo de las celdas fotoeléctricas o solares.

En 1947 William Shockley, investigador también de los Laboratorios Bell y Walter Houser Brattain, junto a John Bardeen, desarrollaron el primer dispositivo semiconductor de germanio (Ge), al que denominaron “transistor” y que se convertiría en la base del desarrollo de la electrónica moderna. Algunos semiconductores, como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se), constituyen elementos que poseen características intermedias entre los cuerpos conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra. Sin embargo, bajo determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario. Esta propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio, amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en Electrónica Digital, entre otras.

La mayor o menor conductividad eléctrica que pueden presentar los materiales semiconductores depende en gran medida de su temperatura interna. En el caso de los metales, a medida que la temperatura aumenta, la resistencia al paso de la corriente también aumenta, disminuyendo la [[conductividad] fila 1, celda 2]. Todo lo contrario ocurre con los elementos semiconductores, pues mientras su fila 1, celda 2 temperaturas aumenta, la conductividad también aumenta.

Características

Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes características:

• Están formados de dos o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interface.

• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

• No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes.

Características de los semiconductores

Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de transistores, circuitos integrados, etc...

Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior o de valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia.

Los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4 electrones de valencia

Tipos

Tipos de materiales composites

1.- Clasificación según la forma de los constituyentes

Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo: epoxi con fibra de vidrio.

Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las direcciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinación de materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o paneles sándwich (compuestos de núcleo y tapas)

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