ข่าว

โพลิเมอร์เสริมใยแก้ว (GFRP)เป็นวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ประกอบขึ้นจากเส้นใยแก้วเป็นสารเสริมแรงและเรซินพอลิเมอร์เป็นเมทริกซ์ โดยใช้กระบวนการเฉพาะ โครงสร้างหลักประกอบด้วยเส้นใยแก้ว (เช่นอี-กลาสเส้นใยแก้ว (เช่น S-glass หรือ AR-glass ที่มีความแข็งแรงสูง) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5∼25 μm และเมทริกซ์เทอร์โมเซตติง เช่น เรซินอีพ็อกซี เรซินโพลีเอสเตอร์ หรือไวนิลเอสเตอร์ โดยมีสัดส่วนปริมาตรของเส้นใยโดยทั่วไปอยู่ที่ 30%∼70% [1-3] GFRP มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงจำเพาะที่เกิน 500 MPa/(g/cm3) และโมดูลัสจำเพาะที่เกิน 25 GPa/(g/cm3) ในขณะเดียวกันก็มีลักษณะเฉพาะ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานต่อความล้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ [(7∼12)×10−6 °C−1] และความโปร่งใสทางแม่เหล็กไฟฟ้า

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การประยุกต์ใช้ GFRP เริ่มขึ้นในทศวรรษ 1950 และปัจจุบันได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในการลดน้ำหนักโครงสร้างและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ยกตัวอย่างเช่น เครื่องบินโบอิ้ง 787 GFRP คิดเป็น 15% ของโครงสร้างที่ไม่ใช่โครงสร้างรับน้ำหนักหลัก โดยใช้ในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ฝาครอบและปลายปีก ทำให้ลดน้ำหนักได้ 20%-30% เมื่อเทียบกับโลหะผสมอะลูมิเนียมแบบดั้งเดิม หลังจากที่เปลี่ยนคานพื้นห้องโดยสารของเครื่องบินแอร์บัส A320 เป็น GFRP น้ำหนักของชิ้นส่วนเดียวลดลง 40% และประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงก็ดีขึ้นอย่างมาก ในภาคส่วนเฮลิคอปเตอร์ แผงภายในห้องโดยสารของเฮลิคอปเตอร์ Sikorsky S-92 ใช้โครงสร้างแซนด์วิชรังผึ้ง GFRP ซึ่งให้ความสมดุลระหว่างความทนทานต่อแรงกระแทกและการหน่วงไฟ (เป็นไปตามมาตรฐาน FAR 25.853) เมื่อเปรียบเทียบกับพอลิเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CFRP) ต้นทุนวัตถุดิบของ GFRP ลดลง 50% ถึง 70% ซึ่งให้ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างมากในชิ้นส่วนที่ไม่ใช่ส่วนรับน้ำหนักหลัก ปัจจุบัน GFRP กำลังถูกนำไปใช้ร่วมกับใยคาร์บอนในระบบการใช้งานแบบไล่ระดับ ซึ่งส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์การบินและอวกาศไปสู่การลดน้ำหนัก อายุการใช้งานที่ยาวนาน และต้นทุนต่ำ

จากมุมมองของคุณสมบัติทางกายภาพจีเอฟอาร์พีนอกจากนี้ ยังมีข้อดีที่โดดเด่นในด้านการลดน้ำหนัก คุณสมบัติทางความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และการใช้งาน ในด้านการลดน้ำหนัก ความหนาแน่นของใยแก้วอยู่ในช่วง 1.8∼2.1 กรัม/ซม³ ซึ่งเพียง 1/4 ของเหล็ก และ 2/3 ของโลหะผสมอะลูมิเนียม ในการทดลองการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง อัตราการคงความแข็งแรงเกิน 85% หลังจาก 1,000 ชั่วโมงที่ 180 °C ยิ่งไปกว่านั้น GFRP ที่แช่ในสารละลาย NaCl 3.5% เป็นเวลาหนึ่งปี แสดงให้เห็นการสูญเสียความแข็งแรงน้อยกว่า 5% ในขณะที่เหล็ก Q235 มีการสูญเสียน้ำหนักจากการกัดกร่อน 12% ความต้านทานต่อกรดของมันโดดเด่น โดยมีอัตราการเปลี่ยนแปลงมวลต่ำกว่า 0.3% และอัตราการขยายตัวของปริมาตรต่ำกว่า 0.15% หลังจาก 30 วันในสารละลาย HCl 10% ชิ้นงาน GFRP ที่ผ่านการบำบัดด้วยไซเลนยังคงรักษาอัตราการคงความแข็งแรงดัดงอได้มากกว่า 90% หลังจาก 3,000 ชั่วโมง

โดยสรุปแล้ว เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว GFRP จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในฐานะวัสดุหลักประสิทธิภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในการออกแบบและการผลิตเครื่องบิน ซึ่งมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์อย่างมากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศสมัยใหม่และการพัฒนาเทคโนโลยี