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A origem misteriosa do plástico reforçado com fibra: como ele foi criado?
O plástico reforçado com fibras (FRP), também conhecido como polímero reforçado com fibras (ou fibra em inglês americano), é um material composto que consiste em uma matriz polimérica reforçada com fibras. Essas fibras geralmente são de vidro, carbono, aramida ou basalto, embora fibras menos comuns, como papel, madeira, boro ou amianto, também sejam usadas. O polímero geralmente é um epóxi, éster vinílico ou poliéster termofixo, embora resinas fenólicas ainda sejam usadas atualmente. Hoje, o FRP é amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, automotiva, marítima e de construção, e pode até ser encontrado em blindagens balísticas e cilindros de aparelhos de respiração autônomos.
Revisão de História
Os primeiros plásticos reforçados com fibras atraíram a atenção de muitos cientistas devido às suas propriedades únicas. No início do século XX, a baquelite foi considerada o primeiro plástico reforçado com fibra. Para entender esse processo, podemos rastreá-lo até o químico Leo Baekeland, cuja pesquisa tinha como objetivo encontrar um substituto para a cola de concha. À medida que sua compreensão de muitas resinas e fibras naturais como polímeros crescia, Baekeland começou a fazer experiências com as reações de fenol e formaldeído. Ele conseguiu criar um material duro e moldável pela primeira vez em 1905, o primeiro plástico sintético do mundo, a baquelite.
Na década de 1930, a pesquisa sobre aplicações comerciais de plásticos reforçados com fibras estava a todo vapor. No Reino Unido, pioneiros como Norman de Bruyne realizaram muitas pesquisas, especialmente na indústria da aviação. A descoberta surpreendente ocorreu em 1932, quando o pesquisador Games Slayter acidentalmente criou fibras de vidro ao soprar ar comprimido em um fluxo de vidro fundido. Posteriormente, eles se uniram à Corning e começaram a aplicar essa tecnologia à produção de seu material patenteado "fibra de vidro" em 1935.
"Os plásticos reforçados com fibras estão começando a mostrar grande potencial em materiais de construção estrutural."
Processo de fabricação de FRP
A produção de PRFV envolve dois processos principais: um é a fabricação e formação de matérias-primas, e o outro é a ligação de materiais fibrosos à matriz. O material polimérico inicial é chamado de matriz, um plástico relativamente quebradiço que é reforçado com fibras para lhe dar resistência e elasticidade.
"Em plásticos reforçados com fibras, a presença de fibras melhora significativamente as propriedades mecânicas do material."
Processo de fabricação e moldagem de fibras
Durante o processo de fabricação de FRP, as fibras são fabricadas em formas bidimensionais ou tridimensionais para melhorar suas propriedades. Este desenvolvimento decorre das necessidades em termos de custo, propriedades mecânicas e tolerância a danos por impacto. A forma pré-formada da fibra é a forma do material antes de ser combinada com a matriz, o que inclui técnicas como tecelagem, tricô, trança e costura.
Processo de moldagem
A maioria das peças plásticas reforçadas com fibra são feitas por usinagem usando moldes. As fibras pré-formadas podem ser fibras secas ou pré-impregnadas com resina, enquanto a parte final é curada em um molde para formar o formato desejado. O design sofisticado do molde e a aplicação de calor e pressão podem melhorar a qualidade do material.
Vantagens e limitações do FRP
O surgimento dos plásticos reforçados com fibras não apenas revolucionou a ciência dos materiais, mas também promoveu o desenvolvimento de diversas indústrias. Por exemplo, no campo aeroespacial, os materiais FRP são amplamente utilizados devido à sua alta resistência, leveza e forte resistência à corrosão. Entretanto, o processo de produção desses materiais é caro e isso limita seu uso generalizado em certas áreas de aplicação.
Na história da ciência geral dos materiais, os plásticos reforçados com fibras são tanto o produto da inovação tecnológica quanto a personificação da crescente demanda industrial. No futuro, à medida que a tecnologia avança e suas áreas de aplicação se expandem, como o desenvolvimento de plásticos reforçados com fibras moldará nossas vidas?
