uudised

Klaaskiuga tugevdatud polümeer (GFRP)on kõrgjõudlusega materjal, mis on valmistatud klaaskiududest kui tugevdusainest ja polümeervaigust kui maatriksist spetsiifiliste protsesside abil. Selle põhistruktuur koosneb klaaskiududest (näiteksE-klaas, S-klaas või ülitugev AR-klaas) läbimõõduga 5–25 μm ja termoreaktiivsed maatriksid nagu epoksüvaik, polüestervaik või vinüülester, mille kiudude mahufraktsioon ulatub tavaliselt 30–70%-ni [1–3]. GFRP-l on suurepärased omadused, näiteks eritugevus üle 500 MPa/(g/cm3) ja erimoodul üle 25 GPa/(g/cm3), lisaks on sellel ka sellised omadused nagu korrosioonikindlus, väsimuskindlus, madal soojuspaisumistegur [(7–12)×10−6 °C−1] ja elektromagnetiline läbipaistvus.

Lennunduses algas GFRP kasutamine 1950. aastatel ja on nüüdseks saanud võtmematerjaliks konstruktsioonimassi vähendamiseks ja kütusekulu parandamiseks. Näiteks Boeing 787 puhul moodustab GFRP 15% selle mitte-primaarsetest kandekonstruktsioonidest, mida kasutatakse sellistes komponentides nagu voolukatted ja tiivad, saavutades traditsiooniliste alumiiniumisulamitega võrreldes 20–30% kaalulanguse. Pärast seda, kui Airbus A320 salongi põrandatalade asendamine GFRP-ga vähenes ühe komponendi mass 40% ja selle jõudlus niiskes keskkonnas paranes oluliselt. Kopterisektoris kasutatakse Sikorsky S-92 salongi sisepaneelides GFRP kärgstruktuuriga võileivastruktuuri, saavutades tasakaalu löögikindluse ja leegiaeglustuse vahel (vastab standardile FAR 25.853). Võrreldes süsinikkiuga tugevdatud polümeeriga (CFRP) väheneb GFRP tooraine maksumus 50–70%, mis annab olulise majandusliku eelise mitte-primaarsete kandekonstruktsioonide osas. Praegu moodustab GFRP süsinikkiuga materjali gradiendi pealekandmissüsteemi, edendades lennundusseadmete iteratiivset arendamist kergekaalulisuse, pika eluea ja madalate kulude suunas.

Füüsikaliste omaduste vaatenurgast,GFRPomab ka silmapaistvaid eeliseid kergekaalu, termiliste omaduste, korrosioonikindluse ja funktsionaliseerimise osas. Kergekaalu osas jääb klaaskiu tihedus vahemikku 1,8–2,1 g/cm3, mis on vaid veerand terase ja 2/3 alumiiniumisulamist. Kõrgtemperatuuril vanandamise katsetes ületas tugevuse säilivusmäär 1000 tunni möödudes temperatuuril 180 °C 85%. Lisaks näitas 3,5% NaCl lahusesse ühe aasta jooksul kastetud GFRP tugevuskaotust alla 5%, samas kui Q235 terasel oli korrosioonikaalu langus 12%. Selle happekindlus on silmapaistev, massimuutuse määr on alla 0,3% ja mahupaisumise määr alla 0,15% pärast 30 päeva möödumist 10% HCl lahuses. Silaaniga töödeldud GFRP proovid säilitasid paindetugevuse säilivusmäära üle 90% pärast 3000 tundi.

Kokkuvõttes on GFRP oma ainulaadse omaduste kombinatsiooni tõttu laialdaselt kasutusel kui kõrgjõudlusega põhimaterjal õhusõidukite projekteerimisel ja tootmisel, omades olulist strateegilist tähtsust tänapäeva lennunduses ja tehnoloogiaarenduses.