uutiset

Lasikuituvahvisteinen polymeeri (GFRP)on korkean suorituskyvyn materiaali, joka on valmistettu lasikuiduista lujiteaineena ja polymeerihartsista matriisina erityisillä prosesseilla. Sen ydinrakenne koostuu lasikuiduista (kutenE-lasi, S-lasi tai erittäin luja AR-lasi), joiden halkaisija on 5–25 μm, ja lämpökovettuvista matriiseista, kuten epoksihartsista, polyesterihartsista tai vinyyliesteristä, joiden kuitujen tilavuusosuus on tyypillisesti 30–70 % [1-3]. Lasikuituvahvisteisella muovilla (GFRP) on erinomaiset ominaisuudet, kuten yli 500 MPa/(g/cm3) ominaislujuus ja yli 25 GPa/(g/cm3) ominaismoduuli, ja sillä on myös ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyys, väsymislujuus, alhainen lämpölaajenemiskerroin [(7–12) × 10−6 °C−1] ja sähkömagneettinen läpinäkyvyys.

Ilmailu- ja avaruusalalla lasikuituvahvisteisen muovin (GFRP) käyttö alkoi 1950-luvulla, ja siitä on nyt tullut keskeinen materiaali rakenteellisen massan vähentämiseksi ja polttoainetehokkuuden parantamiseksi. Esimerkiksi Boeing 787:ssä GFRP muodostaa 15 % sen muista kuin ensisijaisista kantavista rakenteista, ja sitä käytetään komponenteissa, kuten katoissa ja siivekkeissä, mikä saavuttaa 20–30 %:n painonpudotuksen perinteisiin alumiiniseoksiin verrattuna. Kun Airbus A320:n ohjaamon lattiapalkit korvattiin GFRP:llä, yksittäisen komponentin massa pieneni 40 % ja sen suorituskyky kosteissa olosuhteissa parani merkittävästi. Helikopterisektorilla Sikorsky S-92:n ohjaamon sisäpaneeleissa käytetään GFRP-kennorakenteista sandwich-rakennetta, jolla saavutetaan tasapaino iskunkestävyyden ja palonsuojauksen välillä (FAR 25.853 -standardin mukaisesti). Verrattuna hiilikuitulujitettuun polymeeriin (CFRP), GFRP:n raaka-ainekustannukset pienenevät 50–70 %, mikä tarjoaa merkittävän taloudellisen edun muissa kuin ensisijaisissa kantavissa komponenteissa. Tällä hetkellä lasikuituvahvisteinen muovi (GFRP) muodostaa hiilikuidusta materiaaligradienttisovellusjärjestelmän, joka edistää ilmailu- ja avaruuslaitteiden iteratiivista kehittämistä kohti kevyttä rakennetta, pitkää käyttöikää ja alhaisia ​​kustannuksia.

Fyysisten ominaisuuksien näkökulmasta,Lasikuituvahvisteinen muovisillä on myös erinomaisia ​​etuja keventämisen, lämpöominaisuuksien, korroosionkestävyyden ja funktionaalisuuden suhteen. Keventämisen osalta lasikuidun tiheys vaihtelee välillä 1,8–2,1 g/cm3, mikä on vain neljäsosa teräksen ja 2/3 alumiiniseoksen tiheydestä. Korkean lämpötilan vanhenemiskokeissa lujuuden säilyvyysaste ylitti 85 % 1 000 tunnin kuluttua 180 °C:ssa. Lisäksi 3,5-prosenttiseen NaCl-liuokseen vuoden ajan upotettu lasikuituvahvisteinen muovi osoitti alle 5 %:n lujuushäviötä, kun taas Q235-teräksen korroosiopainon menetys oli 12 %. Sen haponkestävyys on erinomainen, massanmuutosnopeus on alle 0,3 % ja tilavuuden laajenemisnopeus alle 0,15 % 30 päivän kuluttua 10-prosenttisessa HCl-liuoksessa. Silaanilla käsitellyt lasikuituvahvisteiset näytteet säilyttivät taivutuslujuuden säilyvyysasteen yli 90 % 3 000 tunnin kuluttua.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ainutlaatuisen ominaisuusyhdistelmänsä ansiosta lasikuituvahvisteista muovia (GFRP) käytetään laajalti korkean suorituskyvyn ydinmateriaalina ilmailu- ja avaruustekniikassa lentokoneiden suunnittelussa ja valmistuksessa, ja sillä on merkittävä strateginen merkitys nykyaikaisessa ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä teknologisessa kehityksessä.