aktualności

Polimer wzmocniony włóknem szklanym (GFRP)to materiał o wysokiej wytrzymałości, wytwarzany w procesie technologicznym z włókien szklanych jako środka wzmacniającego i żywicy polimerowej jako matrycy. Jego rdzeń składa się z włókien szklanych (takich jakSzkło elektroniczne, szkło S lub szkło AR o wysokiej wytrzymałości) o średnicach 5–25 μm i matrycach termoutwardzalnych, takich jak żywica epoksydowa, żywica poliestrowa lub winyloester, z objętościowym udziałem włókien zwykle sięgającym 30–70% [1–3]. GFRP wykazuje doskonałe właściwości, takie jak wytrzymałość właściwa przekraczająca 500 MPa/(g/cm3) i moduł właściwy przekraczający 25 GPa/(g/cm3), a także posiada cechy takie jak odporność na korozję, odporność na zmęczenie, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej [(7–12)×10−6 °C−1] i przezroczystość elektromagnetyczna.

W lotnictwie i kosmonautyce, zastosowanie GFRP rozpoczęło się w latach 50. XX wieku i obecnie stało się kluczowym materiałem do redukcji masy konstrukcyjnej i poprawy efektywności paliwowej. Biorąc za przykład Boeinga 787, GFRP stanowi 15% jego drugorzędnych struktur nośnych, wykorzystywanych w komponentach takich jak owiewki i winglety, osiągając redukcję masy o 20%–30% w porównaniu z tradycyjnymi stopami aluminium. Po wymianie belek podłogowych kabiny Airbusa A320 na GFRP, masa pojedynczego elementu zmniejszyła się o 40%, a jego wydajność w wilgotnym środowisku znacznie się poprawiła. W sektorze śmigłowców, wewnętrzne panele kabiny Sikorsky S-92 wykorzystują strukturę warstwową z GFRP o strukturze plastra miodu, osiągając równowagę między odpornością na uderzenia a ognioodpornością (zgodną z normą FAR 25.853). W porównaniu z polimerem wzmocnionym włóknem węglowym (CFRP), koszt surowca GFRP jest niższy o 50–70%, co zapewnia znaczną przewagę ekonomiczną w przypadku elementów nośnych o mniejszym znaczeniu. Obecnie GFRP tworzy system aplikacji z gradientem materiałowym z włóknem węglowym, promując iteracyjny rozwój sprzętu lotniczego w kierunku lekkości, długiej żywotności i niskich kosztów.

Z perspektywy właściwości fizycznych,GFRPPosiada również wyjątkowe zalety pod względem lekkości, właściwości termicznych, odporności na korozję i funkcjonalizacji. Jeśli chodzi o lekkość, gęstość włókna szklanego waha się od 1,8 do 2,1 g/cm3, co stanowi zaledwie 1/4 gęstości stali i 2/3 gęstości stopu aluminium. W eksperymentach starzenia w wysokiej temperaturze, wskaźnik utrzymania wytrzymałości przekroczył 85% po 1000 godzinach w temperaturze 180°C. Ponadto, GFRP zanurzony w 3,5% roztworze NaCl przez rok wykazał utratę wytrzymałości mniejszą niż 5%, podczas gdy stal Q235 miała utratę masy korozyjnej wynoszącą 12%. Jego odporność na kwasy jest wyraźna, ze wskaźnikiem zmiany masy poniżej 0,3% i wskaźnikiem rozszerzalności objętości poniżej 0,15% po 30 dniach w 10% roztworze HCl. Próbki GFRP poddane silanowaniu zachowały wskaźnik utrzymania wytrzymałości na zginanie przekraczający 90% po 3000 godzinach.

Podsumowując, dzięki unikalnemu połączeniu właściwości, GFRP jest szeroko stosowany jako wysokowydajny rdzeń materiału lotniczego w projektowaniu i produkcji samolotów, odgrywając istotną rolę strategiczną w nowoczesnym przemyśle lotniczym i rozwoju technologicznym.