tin tức

Vật liệu polyme gia cường bằng sợi thủy tinh (GFRP)Đây là vật liệu hiệu suất cao được cấu tạo từ sợi thủy tinh làm chất gia cường và nhựa polymer làm chất nền, sử dụng các quy trình đặc biệt. Cấu trúc lõi của nó bao gồm các sợi thủy tinh (như...).Kính E, thủy tinh S, hoặc thủy tinh AR cường độ cao) với đường kính 5∼25μm và ma trận nhiệt rắn như nhựa epoxy, nhựa polyester hoặc vinyl ester, với tỷ lệ thể tích sợi thường đạt 30%∼70% [1-3]. GFRP thể hiện các đặc tính tuyệt vời như độ bền riêng vượt quá 500 MPa/(g/cm3) và mô đun riêng vượt quá 25 GPa/(g/cm3), đồng thời cũng sở hữu các đặc tính như khả năng chống ăn mòn, chống mỏi, hệ số giãn nở nhiệt thấp [(7∼12)×10−6 °C−1] và độ trong suốt điện từ.

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, việc ứng dụng GFRP bắt đầu từ những năm 1950 và hiện nay đã trở thành vật liệu chủ chốt để giảm khối lượng kết cấu và cải thiện hiệu quả nhiên liệu. Lấy Boeing 787 làm ví dụ, GFRP chiếm 15% cấu trúc không chịu tải chính, được sử dụng trong các bộ phận như vỏ bọc và cánh nhỏ, giúp giảm trọng lượng từ 20% đến 30% so với hợp kim nhôm truyền thống. Sau khi các dầm sàn cabin của Airbus A320 được thay thế bằng GFRP, khối lượng của một bộ phận giảm 40%, và hiệu suất của nó trong môi trường ẩm ướt được cải thiện đáng kể. Trong lĩnh vực trực thăng, các tấm nội thất cabin của Sikorsky S-92 sử dụng cấu trúc sandwich dạng tổ ong GFRP, đạt được sự cân bằng giữa khả năng chống va đập và khả năng chống cháy (tuân thủ tiêu chuẩn FAR 25.853). So với polyme gia cường sợi carbon (CFRP), chi phí nguyên vật liệu của GFRP giảm từ 50% đến 70%, mang lại lợi thế kinh tế đáng kể cho các bộ phận không chịu tải chính. Hiện nay, GFRP đang hình thành một hệ thống ứng dụng vật liệu đa dạng với sợi carbon, thúc đẩy sự phát triển liên tục của thiết bị hàng không vũ trụ hướng tới trọng lượng nhẹ, tuổi thọ cao và chi phí thấp.

Xét về mặt tính chất vật lý,GFRPVật liệu này cũng sở hữu những ưu điểm vượt trội về trọng lượng nhẹ, tính chất nhiệt, khả năng chống ăn mòn và khả năng ứng dụng. Về trọng lượng nhẹ, mật độ của sợi thủy tinh dao động từ 1,8 đến 2,1 g/cm³, chỉ bằng 1/4 so với thép và 2/3 so với hợp kim nhôm. Trong các thí nghiệm lão hóa ở nhiệt độ cao, tỷ lệ giữ lại độ bền vượt quá 85% sau 1.000 giờ ở 180 °C. Hơn nữa, GFRP ngâm trong dung dịch NaCl 3,5% trong một năm cho thấy sự suy giảm độ bền dưới 5%, trong khi thép Q235 có sự suy giảm khối lượng do ăn mòn là 12%. Khả năng chống axit của nó rất nổi bật, với tỷ lệ thay đổi khối lượng thấp hơn 0,3% và tỷ lệ giãn nở thể tích thấp hơn 0,15% sau 30 ngày trong dung dịch HCl 10%. Các mẫu GFRP được xử lý bằng silane duy trì tỷ lệ giữ lại độ bền uốn vượt quá 90% sau 3.000 giờ.

Tóm lại, nhờ sự kết hợp độc đáo các đặc tính của mình, GFRP được ứng dụng rộng rãi như một vật liệu lõi hàng không vũ trụ hiệu suất cao trong thiết kế và sản xuất máy bay, giữ vai trò chiến lược quan trọng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ hiện đại và sự phát triển công nghệ.