správy

Polymér vystužený sklenenými vláknami (GFRP)je vysokovýkonný materiál vyrobený zo sklenených vlákien ako výstužného prvku a polymérnej živice ako matrice pomocou špecifických procesov. Jeho jadro pozostáva zo sklenených vlákien (ako napr.E-sklo, S-sklo alebo vysokopevnostné AR-sklo) s priemerom 5 ~ 25 μm a termosetové matrice ako epoxidová živica, polyesterová živica alebo vinylester, s objemovým podielom vlákien typicky dosahujúcim 30 % ~ 70 % [1-3]. GFRP vykazuje vynikajúce vlastnosti, ako je špecifická pevnosť presahujúca 500 MPa/(g/cm3) a špecifický modul presahujúci 25 GPa/(g/cm3), pričom má aj vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii, odolnosť proti únave, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti [(7 ~ 12) × 10−6 °C−1] a elektromagnetická transparentnosť.

V leteckom priemysle sa používanie GFRP začalo v 50. rokoch 20. storočia a teraz sa stalo kľúčovým materiálom na zníženie štrukturálnej hmotnosti a zlepšenie palivovej účinnosti. Vezmime si ako príklad Boeing 787, kde GFRP tvorí 15 % jeho neprimárnych nosných konštrukcií, ktoré sa používajú v komponentoch, ako sú kryty a krídelká, pričom sa dosiahlo zníženie hmotnosti o 20 % až 30 % v porovnaní s tradičnými hliníkovými zliatinami. Po nahradení podlahových nosníkov kabíny Airbusu A320 GFRP sa hmotnosť jedného komponentu znížila o 40 % a jeho výkon vo vlhkom prostredí sa výrazne zlepšil. V sektore vrtuľníkov používajú vnútorné panely kabíny Sikorsky S-92 sendvičovú štruktúru GFRP s voštinovým vzorom, čím sa dosahuje rovnováha medzi odolnosťou proti nárazu a retardáciou horenia (v súlade s normou FAR 25.853). V porovnaní s polymérom vystuženým uhlíkovými vláknami (CFRP) sa náklady na suroviny GFRP znížili o 50 % až 70 %, čo poskytuje významnú ekonomickú výhodu pri neprimárnych nosných komponentoch. V súčasnosti GFRP vytvára systém nanášania materiálového gradientu s uhlíkovými vláknami, ktorý podporuje iteratívny vývoj leteckých a kozmických zariadení smerom k nízkej hmotnosti, dlhej životnosti a nízkym nákladom.

Z hľadiska fyzikálnych vlastností,GFRPMá tiež vynikajúce výhody, pokiaľ ide o nízku hmotnosť, tepelné vlastnosti, odolnosť proti korózii a funkcionalizáciu. Pokiaľ ide o nízku hmotnosť, hustota sklenených vlákien sa pohybuje od 1,8 do 2,1 g/cm3, čo je len 1/4 hustoty ocele a 2/3 hustoty hliníkovej zliatiny. V experimentoch so starnutím pri vysokých teplotách miera zachovania pevnosti prekročila 85 % po 1 000 hodinách pri teplote 180 °C. Okrem toho, GFRP ponorený do 3,5 % roztoku NaCl na jeden rok vykazoval stratu pevnosti menej ako 5 %, zatiaľ čo oceľ Q235 mala stratu hmotnosti v dôsledku korózie 12 %. Jej odolnosť voči kyselinám je výrazná, s mierou zmeny hmotnosti nižšou ako 0,3 % a mierou objemovej expanzie nižšou ako 0,15 % po 30 dňoch v 10 % roztoku HCl. Vzorky GFRP ošetrené silánom si udržali mieru zachovania pevnosti v ohybe vyššiu ako 90 % po 3 000 hodinách.

Stručne povedané, vďaka svojej jedinečnej kombinácii vlastností sa GFRP široko používa ako vysokovýkonný základný letecký materiál pri návrhu a výrobe lietadiel a má významný strategický význam v modernom leteckom priemysle a technologickom rozvoji.