ข่าว

พอลิเมอร์เสริมไฟเบอร์กลาส (GFRP)เป็นวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ผสมจากใยแก้วเป็นสารเสริมแรงและเรซินโพลีเมอร์เป็นเมทริกซ์ โดยใช้กระบวนการเฉพาะ โครงสร้างแกนกลางประกอบด้วยใยแก้ว (เช่นกระจกอี, กระจก S หรือกระจก AR ความแข็งแรงสูง) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5∼25μm และเมทริกซ์เทอร์โมเซตติง เช่น เรซินอีพอกซี เรซินโพลีเอสเตอร์ หรือไวนิลเอสเตอร์ ซึ่งมีเศษส่วนปริมาตรของเส้นใยโดยทั่วไปสูงถึง 30%∼70% [1-3] GFRP มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงจำเพาะมากกว่า 500 MPa/(g/cm3) และโมดูลัสจำเพาะมากกว่า 25 GPa/(g/cm3) ขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความล้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ [(7∼12)×10−6 °C−1] และความโปร่งใสทางแม่เหล็กไฟฟ้า

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การนำ GFRP มาใช้เริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 และปัจจุบันได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในการลดมวลโครงสร้างและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ยกตัวอย่างเช่น เครื่องบินโบอิ้ง 787 GFRP คิดเป็น 15% ของโครงสร้างรับน้ำหนักที่ไม่ใช่หลัก ซึ่งใช้ในส่วนประกอบต่างๆ เช่น แฟริ่งและปีกนก ทำให้มีน้ำหนักเบาลง 20%-30% เมื่อเทียบกับโลหะผสมอะลูมิเนียมแบบดั้งเดิม หลังจากเปลี่ยนคานพื้นห้องโดยสารของเครื่องบินแอร์บัส A320 เป็น GFRP มวลของส่วนประกอบแต่ละชิ้นลดลง 40% และประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นก็ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในส่วนของเฮลิคอปเตอร์ แผงภายในห้องโดยสารของ Sikorsky S-92 ใช้โครงสร้างแบบแซนด์วิชรังผึ้ง GFRP ซึ่งทำให้เกิดความสมดุลระหว่างความต้านทานแรงกระแทกและการหน่วงการติดไฟ (ตามมาตรฐาน FAR 25.853) เมื่อเทียบกับพอลิเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) แล้ว GFRP มีต้นทุนวัตถุดิบลดลง 50%-70% ซึ่งทำให้ได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างมากในส่วนประกอบที่ไม่ใช่วัสดุรับน้ำหนักหลัก ปัจจุบัน GFRP กำลังพัฒนาระบบการไล่ระดับวัสดุด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ เพื่อส่งเสริมการพัฒนาอุปกรณ์การบินและอวกาศอย่างต่อเนื่อง ให้มีน้ำหนักเบา อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนต่ำ

จากมุมมองของคุณสมบัติทางกายภาพจีเอฟอาร์พียังมีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นในด้านน้ำหนักเบา คุณสมบัติทางความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณสมบัติเชิงฟังก์ชัน ในด้านน้ำหนักเบา ความหนาแน่นของใยแก้วอยู่ในช่วง 1.8-2.1 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งน้อยกว่าเหล็กเพียง 1/4 และน้อยกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์ 2/3 ในการทดลองบ่มที่อุณหภูมิสูง อัตราการคงสภาพความแข็งแรงสูงกว่า 85% หลังจาก 1,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 180 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ GFRP ที่แช่ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 3.5% เป็นเวลาหนึ่งปี พบว่ามีการสูญเสียความแข็งแรงน้อยกว่า 5% ในขณะที่เหล็ก Q235 มีการสูญเสียน้ำหนักจากการกัดกร่อน 12% ความต้านทานต่อกรดของ GFRP โดดเด่น โดยมีอัตราการเปลี่ยนแปลงมวลต่ำกว่า 0.3% และอัตราการขยายตัวเชิงปริมาตรต่ำกว่า 0.15% หลังจาก 30 วันในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 10% ตัวอย่าง GFRP ที่ผ่านการบำบัดด้วยไซเลนยังคงรักษาอัตราการคงสภาพความแข็งแรงดัดได้มากกว่า 90% หลังจาก 3,000 ชั่วโมง

โดยสรุป เนื่องจาก GFRP มีคุณสมบัติที่ผสมผสานกันอย่างเป็นเอกลักษณ์ จึงถูกนำไปใช้เป็นวัสดุหลักสำหรับการบินและอวกาศประสิทธิภาพสูงในการออกแบบและการผลิตเครื่องบินอย่างแพร่หลาย ซึ่งมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์อย่างมากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศสมัยใหม่และการพัฒนาเทคโนโลยี