nieuws

Glasvezelversterkt polymeer (GFRP)Het is een hoogwaardig materiaal dat is samengesteld uit glasvezels als versterkend middel en een polymeerhars als matrix, met behulp van specifieke processen. De kernstructuur bestaat uit glasvezels (zoalsE-glasGFRP (glasvezelversterkte kunststoffen) met een diameter van 5 tot 25 μm en thermohardende matrices zoals epoxyhars, polyesterhars of vinylester, waarbij het vezelvolumepercentage doorgaans 30% tot 70% bedraagt ​​[1-3]. GFRP vertoont uitstekende eigenschappen, zoals een specifieke sterkte van meer dan 500 MPa/(g/cm³) en een specifieke modulus van meer dan 25 GPa/(g/cm³), en beschikt tevens over kenmerken zoals corrosiebestendigheid, vermoeiingsweerstand, een lage thermische uitzettingscoëfficiënt [(7-12)×10⁻⁶ °C⁻¹] en elektromagnetische transparantie.

In de lucht- en ruimtevaart begon de toepassing van GFRP in de jaren 50 en is het nu een belangrijk materiaal geworden voor het verminderen van de structurele massa en het verbeteren van de brandstofefficiëntie. Neem bijvoorbeeld de Boeing 787: GFRP maakt 15% uit van de niet-dragende structuren, gebruikt in componenten zoals stroomlijnkappen en winglets, wat een gewichtsvermindering van 20% tot 30% oplevert ten opzichte van traditionele aluminiumlegeringen. Nadat de vloerbalken van de cabine van de Airbus A320 waren vervangen door GFRP, nam de massa van een enkel onderdeel met 40% af en verbeterden de prestaties in vochtige omgevingen aanzienlijk. In de helikoptersector maken de interieurpanelen van de cabine van de Sikorsky S-92 gebruik van een GFRP-honingraat sandwichstructuur, waarmee een balans wordt bereikt tussen slagvastheid en brandvertragendheid (conform de FAR 25.853-norm). Vergeleken met koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP) zijn de grondstofkosten van GFRP 50% tot 70% lager, wat een aanzienlijk economisch voordeel oplevert voor niet-dragende componenten. Momenteel vormt GFRP een materiaalgradiëntsysteem met koolstofvezel, wat de iteratieve ontwikkeling van ruimtevaartapparatuur bevordert met het oog op gewichtsbesparing, een lange levensduur en lage kosten.

Vanuit het perspectief van fysische eigenschappen,GFRPHet materiaal heeft ook uitstekende voordelen op het gebied van gewichtsbesparing, thermische eigenschappen, corrosiebestendigheid en functionalisatie. Wat gewichtsbesparing betreft, varieert de dichtheid van glasvezel van 1,8 tot 2,1 g/cm³, wat slechts een kwart is van die van staal en twee derde van die van aluminiumlegering. In verouderingsexperimenten bij hoge temperaturen bedroeg het behoud van de sterkte meer dan 85% na 1000 uur bij 180 °C. Bovendien vertoonde GFRP dat een jaar lang in een 3,5% NaCl-oplossing was ondergedompeld een sterkteverlies van minder dan 5%, terwijl Q235-staal een corrosiegewichtsverlies van 12% had. De zuurbestendigheid is opmerkelijk, met een massaverandering van minder dan 0,3% en een volumetoename van minder dan 0,15% na 30 dagen in een 10% HCl-oplossing. Met silaan behandelde GFRP-monsters behielden een buigsterkte van meer dan 90% na 3000 uur.

Samenvattend wordt GFRP, dankzij de unieke combinatie van eigenschappen, veelvuldig toegepast als hoogwaardig kernmateriaal in de lucht- en ruimtevaart bij het ontwerp en de fabricage van vliegtuigen. Het materiaal is van groot strategisch belang voor de moderne lucht- en ruimtevaartindustrie en de technologische ontwikkeling.