zprávy

Polymer vyztužený skelnými vlákny (GFRP)je vysoce výkonný materiál vyrobený ze skleněných vláken jako výztužného prvku a polymerní pryskyřice jako matrice za použití specifických procesů. Jeho základní struktura se skládá ze skleněných vláken (jako např.E-sklo, S-sklo nebo vysokopevnostní AR-sklo) o průměru 5–25 μm a termosetové matrice, jako je epoxidová pryskyřice, polyesterová pryskyřice nebo vinylester, s objemovým podílem vláken typicky dosahujícím 30 %–70 % [1–3]. GFRP vykazuje vynikající vlastnosti, jako je specifická pevnost přesahující 500 MPa/(g/cm3) a specifický modul přesahující 25 GPa/(g/cm3), a zároveň disponuje vlastnostmi, jako je odolnost proti korozi, únavová odolnost, nízký koeficient tepelné roztažnosti [(7–12)×10−6 °C−1] a elektromagnetická transparentnost.

V leteckém průmyslu začalo používání GFRP v 50. letech 20. století a nyní se stalo klíčovým materiálem pro snížení strukturální hmotnosti a zlepšení palivové účinnosti. Vezměme si jako příklad Boeing 787, kde GFRP tvoří 15 % jeho neprimárních nosných konstrukcí, které se používají v komponentách, jako jsou kapotáže a křidélka, a dosahuje tak snížení hmotnosti o 20 % až 30 % ve srovnání s tradičními hliníkovými slitinami. Poté, co byly podlahové nosníky kabiny Airbusu A320 nahrazeny GFRP, se hmotnost jedné součásti snížila o 40 % a její výkon ve vlhkém prostředí se výrazně zlepšil. V sektoru vrtulníků používají vnitřní panely kabiny Sikorsky S-92 sendvičovou strukturu s voštinovou strukturou GFRP, čímž se dosahuje rovnováhy mezi odolností proti nárazu a zpomalením hoření (v souladu s normou FAR 25.853). Ve srovnání s polymerem vyztuženým uhlíkovými vlákny (CFRP) se náklady na suroviny pro GFRP snížily o 50 % až 70 %, což poskytuje významnou ekonomickou výhodu u neprimárních nosných komponent. V současné době GFRP vytváří systém nanášení materiálového gradientu s uhlíkovými vlákny, který podporuje iterativní vývoj leteckých a kosmických zařízení směrem k odlehčení, dlouhé životnosti a nízkým nákladům.

Z hlediska fyzikálních vlastností,GFRPMá také vynikající výhody, pokud jde o nízkou hmotnost, tepelné vlastnosti, odolnost proti korozi a funkcionalizaci. Pokud jde o nízkou hmotnost, hustota skleněných vláken se pohybuje v rozmezí 1,8–2,1 g/cm3, což je pouze 1/4 hustoty oceli a 2/3 hustoty hliníkové slitiny. V experimentech se stárnutím za vysokých teplot překročila míra zachování pevnosti 85 % po 1 000 hodinách při 180 °C. GFRP ponořený do 3,5% roztoku NaCl po dobu jednoho roku vykazoval ztrátu pevnosti menší než 5 %, zatímco ocel Q235 měla korozní ztrátu hmotnosti 12 %. Její odolnost vůči kyselinám je výrazná, s mírou změny hmotnosti nižší než 0,3 % a mírou objemové roztažnosti nižší než 0,15 % po 30 dnech v 10% roztoku HCl. Vzorky GFRP ošetřené silanem si udržely míru zachování pevnosti v ohybu přesahující 90 % po 3 000 hodinách.

Stručně řečeno, díky své jedinečné kombinaci vlastností se GFRP široce používá jako vysoce výkonný základní letecký materiál při návrhu a výrobě letadel a má významný strategický význam v moderním leteckém průmyslu a technologickém rozvoji.