tin tức

Polyme gia cường sợi thủy tinh (GFRP)là vật liệu hiệu suất cao được tạo thành từ sợi thủy tinh làm chất gia cường và nhựa polymer làm nền, sử dụng các quy trình đặc biệt. Cấu trúc lõi của nó bao gồm các sợi thủy tinh (nhưKính điện tử, kính S hoặc kính AR cường độ cao) có đường kính 5∼25μm và các ma trận nhiệt rắn như nhựa epoxy, nhựa polyester hoặc vinyl este, với tỷ lệ thể tích sợi thường đạt 30%∼70% [1-3]. GFRP thể hiện các tính chất tuyệt vời như cường độ riêng vượt quá 500 MPa/(g/cm3) và mô đun riêng vượt quá 25 GPa/(g/cm3), đồng thời 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, ứng dụng GFRP bắt đầu vào những năm 1950 và hiện đã trở thành vật liệu chủ chốt để giảm khối lượng kết cấu và cải thiện hiệu suất nhiên liệu. Lấy Boeing 787 làm ví dụ, GFRP chiếm 15% các cấu trúc chịu lực không chính, được sử dụng trong các thành phần như vỏ bọc và cánh nhỏ, giúp giảm trọng lượng từ 20%∼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 thành phần riêng lẻ đã giảm 40% và hiệu suất của nó trong môi trường ẩm ướt được cải thiện đáng kể. Trong lĩnh vực trực thăng, các tấm bên trong cabin của Sikorsky S-92 sử dụng cấu trúc bánh sandwich tổ ong GFRP, đạt được sự cân bằng giữa khả năng chống va đập và chống cháy (tuân thủ tiêu chuẩn FAR 25.853). So với Polymer gia cường sợi carbon (CFRP), chi phí nguyên liệu thô của GFRP giảm 50%-70%, mang lại lợi thế kinh tế đáng kể cho các thành phần chịu lực không chính. Hiện nay, GFRP đang hình thành hệ thống ứng dụng gradient vật liệu với sợi carbon, thúc đẩy quá trình phát triển lặp đi lặp lại của thiết bị hàng không vũ trụ theo hướng giảm trọng lượng, tuổi thọ cao và chi phí thấp.

Từ góc độ tính chất vật lý,GFRPcũng sở hữu những ưu điểm vượt trội về trọng lượng nhẹ, tính chất nhiệt, khả năng chống ăn mòn và chức năng hóa. Về trọng lượng nhẹ, mật độ của sợi thủy tinh dao động từ 1,8∼2,1 g/cm3, chỉ bằng 1/4 thép và 2/3 hợp kim nhôm. Trong các thí nghiệm lão hóa ở nhiệt độ cao, tỷ lệ duy trì cường độ 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 độ bền giảm dưới 5%, trong khi thép Q235 bị mất 12% trọng lượng do ăn mòn. 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 silan duy trì tỷ lệ duy trì cường độ uốn vượt quá 90% sau 3.000 giờ.

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