nyheter

Glassfiberforsterket polymer (GFRP)er et høypresterende materiale sammensatt av glassfibre som forsterkende middel og en polymerharpiks som matrise, ved hjelp av spesifikke prosesser. Kjernestrukturen består av glassfibre (somE-glass, S-glass eller høyfast AR-glass) med diametre på 5∼25 μm og termoherdende matriser som epoksyharpiks, polyesterharpiks eller vinylester, med en fibervolumfraksjon som vanligvis når 30 %∼70 % [1-3]. GFRP har utmerkede egenskaper som en spesifikk styrke som overstiger 500 MPa/(g/cm3) og en spesifikk modul som overstiger 25 GPa/(g/cm3), samtidig som den har egenskaper som korrosjonsbestandighet, utmattingsmotstand, en lav termisk utvidelseskoeffisient [(7∼12)×10−6 °C−1] og elektromagnetisk gjennomsiktighet.

Innen luftfartsfeltet begynte bruken av GFRP på 1950-tallet, og har nå blitt et nøkkelmateriale for å redusere strukturell masse og forbedre drivstoffeffektiviteten. Med Boeing 787 som eksempel står GFRP for 15 % av dens ikke-primære lastbærende konstruksjoner, brukt i komponenter som kåper og vingelokk, noe som oppnår en vektreduksjon på 20 %–30 % sammenlignet med tradisjonelle aluminiumslegeringer. Etter at kabingulvbjelkene i Airbus A320 ble erstattet med GFRP, reduserte massen til en enkelt komponent med 40 %, og ytelsen i fuktige miljøer ble betydelig forbedret. Innen helikoptersektoren bruker de indre panelene i Sikorsky S-92s kabin en GFRP-honningkake-sandwichstruktur, som oppnår en balanse mellom slagfasthet og flammehemming (i samsvar med FAR 25.853-standarden). Sammenlignet med karbonfiberforsterket polymer (CFRP) reduseres råmaterialkostnadene for GFRP med 50 %–70 %, noe som gir en betydelig økonomisk fordel i ikke-primære lastbærende komponenter. For tiden utvikler GFRP et system for materialgradientpåføring med karbonfiber, som fremmer den iterative utviklingen av luftfartsutstyr mot lettvekt, lang levetid og lave kostnader.

Fra et perspektiv på fysiske egenskaper,GFRPhar også enestående fordeler når det gjelder lettvekt, termiske egenskaper, korrosjonsbestandighet og funksjonalisering. Når det gjelder lettvekt, varierer tettheten til glassfiber fra 1,8 til 2,1 g/cm3, som bare er 1/4 av stål og 2/3 av aluminiumslegering. I høytemperaturaldringsforsøk oversteg styrkeretensjonen 85 % etter 1000 timer ved 180 °C. Videre viste GFRP nedsenket i en 3,5 % NaCl-løsning i ett år et styrketap på mindre enn 5 %, mens Q235-stål hadde et korrosjonsvekttap på 12 %. Syrebestandigheten er fremtredende, med en masseendringsrate lavere enn 0,3 % og en volumutvidelsesrate lavere enn 0,15 % etter 30 dager i en 10 % HCl-løsning. Silanbehandlede GFRP-prøver opprettholdt en bøyestyrkeretensjonsrate på over 90 % etter 3000 timer.

Oppsummert, på grunn av sin unike kombinasjon av egenskaper, er GFRP mye brukt som et høytytende kjernemateriale for luftfart i design og produksjon av fly, og har betydelig strategisk betydning i den moderne luftfartsindustrien og teknologisk utvikling.