پلیمر تقویتشده با فایبرگلاس (GFRP)مادهای با کارایی بالا است که از الیاف شیشه به عنوان عامل تقویتکننده و یک رزین پلیمری به عنوان ماتریس، با استفاده از فرآیندهای خاص، ترکیب شده است. ساختار اصلی آن از الیاف شیشه (مانندشیشه الکترونیکی، شیشه S یا شیشه AR با استحکام بالا) با قطر 5 تا 25 میکرومتر و ماتریسهای ترموست مانند رزین اپوکسی، رزین پلیاستر یا وینیل استر، با کسر حجمی الیاف که معمولاً به 30 تا 70 درصد میرسد [1-3]. GFRP خواص عالی مانند استحکام ویژه بیش از 500 مگاپاسکال بر (گرم بر سانتیمتر مکعب) و مدول ویژه بیش از 25 گیگاپاسکال بر (گرم بر سانتیمتر مکعب) را نشان میدهد، در عین حال دارای ویژگیهایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خستگی، ضریب انبساط حرارتی پایین [(7 تا 12) × 10−6 °C−1] و شفافیت الکترومغناطیسی است.
در حوزه هوافضا، کاربرد GFRP از دهه 1950 آغاز شد و اکنون به یک ماده کلیدی برای کاهش جرم سازه و بهبود راندمان سوخت تبدیل شده است. به عنوان مثال، بوئینگ 787، GFRP 15٪ از سازههای باربر غیر اصلی آن را تشکیل میدهد که در اجزایی مانند بدنه و بالچهها استفاده میشود و در مقایسه با آلیاژهای آلومینیوم سنتی، کاهش وزن 20 تا 30 درصد را به همراه دارد. پس از جایگزینی تیرهای کف کابین ایرباس A320 با GFRP، جرم یک جزء واحد 40 درصد کاهش یافت و عملکرد آن در محیطهای مرطوب به طور قابل توجهی بهبود یافت. در بخش بالگرد، پنلهای داخلی کابین Sikorsky S-92 از یک ساختار ساندویچی لانه زنبوری GFRP استفاده میکنند که به تعادل بین مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر شعله (مطابق با استاندارد FAR 25.853) دست مییابد. در مقایسه با پلیمر تقویتشده با فیبر کربن (CFRP)، هزینه مواد اولیه GFRP 50 تا 70 درصد کاهش مییابد و مزیت اقتصادی قابل توجهی را در اجزای غیر باربر غیر اصلی فراهم میکند. در حال حاضر، GFRP در حال تشکیل یک سیستم اعمال گرادیان مواد با فیبر کربن است که توسعه مکرر تجهیزات هوافضا را به سمت سبکتر شدن، عمر طولانیتر و هزینه کمتر ارتقا میدهد.
از دیدگاه خواص فیزیکی،جی اف آر پیهمچنین از نظر سبک وزنی، خواص حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و عامل دار شدن دارای مزایای برجستهای است. در مورد سبک وزنی، چگالی الیاف شیشه از 1.8 تا 2.1 گرم بر سانتی متر مکعب متغیر است که تنها 1/4 چگالی فولاد و 2/3 چگالی آلیاژ آلومینیوم است. در آزمایشهای پیرسازی در دمای بالا، میزان حفظ استحکام پس از 1000 ساعت در دمای 180 درجه سانتیگراد از 85٪ فراتر رفت. علاوه بر این، GFRP غوطهور شده در محلول 3.5٪ NaCl به مدت یک سال، کاهش استحکام کمتر از 5٪ را نشان داد، در حالی که فولاد Q235 کاهش وزن ناشی از خوردگی 12٪ داشت. مقاومت اسیدی آن برجسته است، با نرخ تغییر جرم کمتر از 0.3٪ و نرخ انبساط حجمی کمتر از 0.15٪ پس از 30 روز در محلول 10٪ HCl. نمونههای GFRP تیمار شده با سیلان، نرخ حفظ استحکام خمشی بیش از 90٪ را پس از 3000 ساعت حفظ کردند.
به طور خلاصه، به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص، GFRP به عنوان یک ماده اصلی هوافضا با کارایی بالا در طراحی و ساخت هواپیما به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد و از اهمیت استراتژیک قابل توجهی در صنعت هوافضای مدرن و توسعه فناوری برخوردار است.
زمان ارسال: ۱۵ اکتبر ۲۰۲۵
