νέα

Πολυμερές ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (GFRP)είναι ένα υλικό υψηλής απόδοσης που αποτελείται από ίνες γυαλιού ως ενισχυτικό παράγοντα και μια πολυμερική ρητίνη ως μήτρα, χρησιμοποιώντας συγκεκριμένες διεργασίες. Η βασική του δομή αποτελείται από ίνες γυαλιού (όπωςΗλεκτρονικό γυαλί, S-γυαλί ή υψηλής αντοχής AR-γυαλί) με διάμετρο 5∼25μm και θερμοσκληρυνόμενες μήτρες όπως εποξειδική ρητίνη, πολυεστερική ρητίνη ή βινυλεστέρας, με κλάσμα όγκου ινών που συνήθως φτάνει το 30%∼70% [1-3]. Το GFRP παρουσιάζει εξαιρετικές ιδιότητες όπως ειδική αντοχή που υπερβαίνει τα 500 MPa/(g/cm3) και ειδικό μέτρο ελαστικότητας που υπερβαίνει τα 25 GPa/(g/cm3), ενώ παράλληλα διαθέτει χαρακτηριστικά όπως αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στην κόπωση, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής [(7∼12)×10−6 °C−1] και ηλεκτρομαγνητική διαφάνεια.

Στον αεροδιαστημικό τομέα, η εφαρμογή του GFRP ξεκίνησε τη δεκαετία του 1950 και πλέον έχει γίνει βασικό υλικό για τη μείωση της δομικής μάζας και τη βελτίωση της απόδοσης καυσίμου. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το Boeing 787, το GFRP αντιπροσωπεύει το 15% των μη πρωτογενών φέροντων δομών του, που χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα όπως φέρινγκ και πτερύγια, επιτυγχάνοντας μείωση βάρους 20%~30% σε σύγκριση με τα παραδοσιακά κράματα αλουμινίου. Μετά την αντικατάσταση των δοκών δαπέδου καμπίνας του Airbus A320 με GFRP, η μάζα ενός μεμονωμένου εξαρτήματος μειώθηκε κατά 40% και η απόδοσή του σε υγρά περιβάλλοντα βελτιώθηκε σημαντικά. Στον τομέα των ελικοπτέρων, τα εσωτερικά πάνελ της καμπίνας του Sikorsky S-92 χρησιμοποιούν δομή σάντουιτς GFRP με κυψελοειδή δομή, επιτυγχάνοντας ισορροπία μεταξύ αντοχής σε κρούση και επιβράδυνσης φλόγας (σύμφωνα με το πρότυπο FAR 25.853). Σε σύγκριση με το ενισχυμένο με ίνες άνθρακα πολυμερές (CFRP), το κόστος πρώτης ύλης του GFRP μειώνεται κατά 50%~70%, παρέχοντας ένα σημαντικό οικονομικό πλεονέκτημα σε μη πρωτογενή φέροντα εξαρτήματα. Επί του παρόντος, το GFRP διαμορφώνει ένα σύστημα εφαρμογής κλίσης υλικού με ίνες άνθρακα, προωθώντας την επαναληπτική ανάπτυξη του αεροδιαστημικού εξοπλισμού προς την κατεύθυνση της μείωσης του βάρους, της μεγάλης διάρκειας ζωής και του χαμηλού κόστους.

Από την άποψη των φυσικών ιδιοτήτων,GFRPΔιαθέτει επίσης εξαιρετικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την ελαφρότητα, τις θερμικές ιδιότητες, την αντοχή στη διάβρωση και την λειτουργικοποίηση. Όσον αφορά την ελαφρότητα, η πυκνότητα των ινών γυαλιού κυμαίνεται από 1,8∼2,1 g/cm3, η οποία είναι μόνο το 1/4 αυτής του χάλυβα και τα 2/3 αυτής του κράματος αλουμινίου. Σε πειράματα γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία, ο ρυθμός διατήρησης της αντοχής ξεπέρασε το 85% μετά από 1.000 ώρες στους 180 °C. Επιπλέον, το GFRP βυθισμένο σε διάλυμα 3,5% NaCl για ένα έτος έδειξε απώλεια αντοχής μικρότερη από 5%, ενώ ο χάλυβας Q235 είχε απώλεια βάρους διάβρωσης 12%. Η αντοχή του σε οξύ είναι εμφανής, με ρυθμό μεταβολής μάζας μικρότερο από 0,3% και ρυθμό διαστολής όγκου μικρότερο από 0,15% μετά από 30 ημέρες σε διάλυμα 10% HCl. Τα δείγματα GFRP που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με σιλάνιο διατήρησαν ρυθμό διατήρησης αντοχής σε κάμψη που υπερέβαινε το 90% μετά από 3.000 ώρες.

Συνοπτικά, λόγω του μοναδικού συνδυασμού ιδιοτήτων του, το GFRP εφαρμόζεται ευρέως ως υλικό υψηλής απόδοσης για την αεροδιαστημική βιομηχανία στο σχεδιασμό και την κατασκευή αεροσκαφών, κατέχοντας σημαντική στρατηγική σημασία στη σύγχρονη αεροδιαστημική βιομηχανία και την τεχνολογική ανάπτυξη.