COMPOSITES Flashcards
Qué es un composite?
: Material en el cual tenemos unos constituyentes separados por una interfase
distinta.
Como son las diferentes fases de un composite?
- Material compuesto tiene más de 1 fase discontinua dentro de una fase continua.
- La fase discontinua(refuerzo) suele ser más resistente y rígida que la fase continua (matriz)
- Se utiliza para obtener mayor rigidez del material, resistencia
o tenacidad
De que estan influenciadas las diferentes propiedades de los composites?
Propiedades: estarán influenciadas dependiendo de los materiales constituyentes, la
distribución, el contenido y las interacciones de interfase entre ellos.
Cuales son los procesos dependiendo de la contribucion de los materiales que componen los composites?
- Summation: tenemos dos materiales A y B , y sumamos fraccionalmente su volumen y la propiedades de estos
- Sinergia: Los constituyentes interactúan de manera que amplian una condición de interés, para que la propiedad resultante este beneficiada.
De que dependera la clasificacion de los diferentes composites?
Clasificación dependerá de la geometría del material de llenado y las características de estos.
Di dos tipos de refuerzos:
- Los materiales particulados suelen tener un comportamiento isotrópico: las
propiedades físicas son las mismas en todas direcciones. - Materiales fibrosos son anisotrópico → en una dirección las propiedades físicas serán
muy distintas que las de las otras direcciones.
Como son las fibras de los nanocomposites, fibers y laminates
-Fibra → la longitud tiene que ser mucho mayor que la sección transversal.
- Nanocomposites → matrices hechas de nanofibras y nanopartículas.
- Laminates o materiales lamiados → utilizando fibras muy orientadas y continuas.
Que es mas efectivo mecánicamente, fibra o particulas?
Si utilizamos fibras para generar el material compuesto, estas serán más efectiva mecánicamente hablando que las partículas, ya que las fibras son anisotropicas y la mayoria de tejidos biológicos presentan ese comportamiento
Que le pasa a un composite si llega a la fractura?
Si un material compuesto se somete a fuerzas excesivas llegando a la fractura, de modo que el
material expondrá las fibras o partículas que se encontraban envueltas en la matriz, es un grabe
problema si no controlamos el comportamiento en el tejido donde se ha puesto → es como una
explosión de proyectiles de modo que las células circundantes se verán dañadas.
Que pasa si se hace una disposición correcta de las fibras en una matriz de polimero blando?
La disposición adecuada de las fibras en una matriz de polímero blando puede generar
materiales que imitan estructura y propiedades mecánicas de los tejidos blandos: prótesis para
tendones, ligamentos, arteria
Cuales son los materiales mas utilizados para reforzar en composites?
Los materiales más utilizados para reforzar en materiales compuestos son fibras de carbono,
fibras poliméricas, partículas cerámicas, fibras de vidrio y partículas de vidrio.
Dependiendo de la aplicacion, como se pueden clasificar los refuerzos?
Dependiendo de la aplicación, pueden ser inertes o absorbibles .
Ejemplos de nanocomposites que se han utilizado en los ultimos años:
Diferentes tipos de nanocomposites han sido estudiados con las aplicaciones más sobresalientes,
contenían: nanotubos de carbón, nanoarcillas, silica o nanopartículas sitetizadas con
hidroxiopatita
Cuando se empezaron a investigar las fibras de carbón?
Los primeros estudios empezaron en 1990.
Propiedades de las fibras de carbon:
Son fibras con bajo peso, flexibles, alta resistencia, modulo tensil muy alto (admiten
deformaciones bastante pronunciadas buen soporte mecánico), son inertes.
Como se producen las fibras de carbón?
Producidas mediante una pirolosis de fibras precursoras orgánicas → utilizar materiales que se
descomponen a muy altas temperaturas y descomponerlos
Nombra algunos ejemplos de fibras precursoras utilizadas para fabricar fibras de carbono
-Rayon→ una de las primeras fibras manufacturadas producidas utilizando la celulosa.
¡La celulosa es una de las biomoléculas orgánicas más abundantes.
- PAN(polyacrylonitirile) → utilizado para formar fibras sintéticas
Que pasa si el carbon esta al 99%?
No hablamos de carbon, hablamos de grafito
Desventajas de las fibras de carbón:
Tienen baja resistencia al desgaste (desgaste por esfuerzos cisellanetes) y pueden
llegar a ser un poco quebradizos.
Ejemplos de usos de materiales formados por fibras de carbón:
- Poli (éter-éter-cetona) (PEEK) + fibras de carbono: implantes de fusión intercorporal,
sistema de jaula apilable y sistemas de clavado - Prótesis diferentes (columna, extremidad, rodilla, pie, etc.) de Ossur (Reino Unido)
Qué paso la primera vez que se usaron fibras de carbón?
Las primeras veces que se utilizaron este tipo de materiales se vieron varios efectos negativos:
- Debido a uso de fibras cortas de carbón: Pacientes sufrían osteólisis de modo que el
hueso de desgastaba y también había fallas en implantes en la tibia.
Antes las fibras de carbón tenian un uso diferente al que se usa ahora. Cuál era y es?
A partir de 1980 las fibras de carbón se utilizaron para usos de andamiaje, para inducir la
reparación de ligamentos y tendones. Debido a estos efectos negativos que tuvieron, ahora se
utilizan más estos materiales para uso protésico, aunque aún hay algunos que son implantables
(excepciones).
Ventajas de las fibras polimericas:
- Rigidez o dureza no comparables con el carbón.
- Útiles en aplicaciones donde tengamos matrices absorbibles
Que es lo que si o si queremos en un biomaterial (desde el punto de vista biomecánico?
En aplicaciones biomédicas podemos adaptar las especificaciones de la rigidez del material
entre otras propiedades. No obstante nos interesa una alta resistencia y resistencia de fatiga
Cual es un material casi tan bueno como las fibras de carbono pero que a la vez no se puede utilizar para sustituir?
ARAMID
- Materiales casi tan buenos mecánicamente hablando como las fibras de
carbono pero no se pueden utilizar para sustiuir. - Consiste en unas fibras poliemricas aromática formadas de Nylon
(material),
Desventaja: absorbe la humedad y tiene una baja resistente a la compresión (es parecido a
un material textil
Se ha utilizado como material de relleno de alguna aplicaciones utilizadas
sometidas a algún estrés de rotura o a altas temperaturas. No obstante, como no se ha hecho
un estudio de que pasa cuando las microfibrilas se expanden por el organismo NO se utiliza
en implantes pero si en protesis.
Como son algunos nombres comerciales de fibras de polietileno?
- Las fibras de PE de alto módulo y alta resistencia disponibles comercialmente son las fibras
Spectra®, Dyneema® y Toyobo
Como son las UHMWPE comparadas con el PE?
- Las fibras de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) poseen la mayor
resistencia específica:
-Augmento de modulo de rigidez y resistencia, disminuir el peso, augmentar la energía de disipación o incluso incrementarla y preservar la resistencia de abrasión.
Como se obtiene una UHMWPE?
- Para obtener una fibra de polietileno de peso molecular ultra alto se tiene que ordenar el polímero regular → esta nueva
orientación ayuda a .modificar las propiedades del polietileno
Usos del bulk UHMWPE
Tienen más aplicaciones en la medicina: en soportes de carga en prótesis:
- Soportes de carga en prótesis de articulaciones (ejemplo en prótesis de rodilla)
- En prótesis de discos intervertebrales
- Prótesis de ligamentos
Que son las fibras Dacron?
- Es un material muy versátil en cuanto a la estructura que adquirirá al
final como implante, se pueden moldear muy fácilmente.
Cuales son los usos en biomedicina de las fibras Dacron?
- Usos en biomedicina:
- En aplicaciones cardiovasculares: se pueden colocar como injertos arteriales
- En ortopedia: como tendones artificiales o ligamentos
- En conjunto con materiales poliméricos y metalicos en la fabricaciones de corazones artificiales.
- En discos intervertebrales o en cirugías plásticas
Habla sobre el polylactic acid o PLA:
- Principales polímeros biodegradables utilizados para la fabricación de fibras
biodegradables. - Utilizado durante varios años en suturas absorbibles.
- Sus propiedades dependen de varios factores, como la relación LA / GA,
absorción de agua, grado de cristalinidad, peso molecular, pureza, etc. - Las fibras y los tejidos de estos polímeros se han propuesto para la
reconstrucción de ligamentos o como andamios para aplicaciones de
ingeniería de tejidos.
Habla sobre el PCL o polycaprolactone
- PCL es un polímero semicristalino relativamente hidrofóbico, que se degrada lentamente
- Se utiliza como homopolímero o como componente de copolímeros con PLA y PGA
- aplicaciones de implantes para sistemas de liberación de fármacos
- película de barrera de adhesión
- cirugía plástica
- andamios de ingeniería de tejidos
- Las fibras PCL para aplicaciones biomédicas han sido producidas por electrospinning,
cargadas por polvos de hidroxiapatita o utilizados como refuerzo para matrices de
polímeros
Para que se utilizan las fibras de vidrio?
Las fibras de vidrio, llamadas , las gafas C y las gafas S, se utilizan para reforzar las matrices de
plástico para formar compuestos estructurales y compuestos de moldeo.
Caracteristicas favorables de las fibras de vidrio:
- Características favorables de los compuestos plásticos comerciales de fibra de vidrio:
-alta relación resistencia / peso- estabilidad dimensional
- resistencia al calor, frío, humedad, corrosión
- propiedades de aislamiento eléctrico
- facilidad de fabricación
Ejemplos de compuestos de vidrio:
- Láminas de vidrio y carbono / PEI en prótesis de cadera: módulo de tracción
constante, el módulo de flexión aumenta en la dirección de la punta de la cabeza. - Clavo intramedular hecho de PEEK y vidrio picado fibras
- También se utiliza para ↑ propiedades mecánicas de resinas acrílicas para aplicaciones en
odontología
