ziņas

Stiklšķiedras pastiprināts polimērs (GFRP)ir augstas veiktspējas materiāls, kas izgatavots no stikla šķiedrām kā stiegrojuma vielas un polimēru sveķiem kā matricas, izmantojot īpašus procesus. Tā pamatstruktūra sastāv no stikla šķiedrām (piemēram,E-stikls, S-stikls vai augstas stiprības AR-stikls) ar diametru 5∼25 μm un termoreaktīvām matricām, piemēram, epoksīdsveķiem, poliestera sveķiem vai vinila esterim, ar šķiedru tilpuma daļu, kas parasti sasniedz 30%∼70% [1-3]. GFRP uzrāda izcilas īpašības, piemēram, īpatnējo izturību, kas pārsniedz 500 MPa/(g/cm3, un īpatnējo moduli, kas pārsniedz 25 GPa/(g/cm3), vienlaikus piemītot arī tādas īpašības kā izturība pret koroziju, noguruma izturība, zems termiskās izplešanās koeficients [(7∼12)×10−6 °C−1] un elektromagnētiskā caurlaidība.

Kosmosa aviācijas un kosmosa jomā GFRP pielietošana sākās 20. gs. piecdesmitajos gados un tagad ir kļuvusi par galveno materiālu konstrukcijas masas samazināšanai un degvielas patēriņa efektivitātes uzlabošanai. Piemēram, Boeing 787 lidmašīnā GFRP veido 15 % no tās nesošajām konstrukcijām, ko izmanto tādās sastāvdaļās kā aptecētāji un spārnu apakšdaļas, panākot svara samazinājumu par 20–30 % salīdzinājumā ar tradicionālajiem alumīnija sakausējumiem. Pēc tam, kad Airbus A320 kabīnes grīdas sijas tika aizstātas ar GFRP, vienas sastāvdaļas masa samazinājās par 40 %, un tās veiktspēja mitrā vidē ievērojami uzlabojās. Helikopteru sektorā Sikorsky S-92 kabīnes iekšējos paneļos izmantota GFRP šūnveida sendviča struktūra, panākot līdzsvaru starp triecienizturību un liesmas slāpēšanu (atbilst FAR 25.853 standartam). Salīdzinot ar oglekļa šķiedru pastiprinātu polimēru (CFRP), GFRP izejvielu izmaksas ir samazinātas par 50–70 %, nodrošinot ievērojamas ekonomiskās priekšrocības nesošajās sastāvdaļās, kas nav primārās. Pašlaik GFRP veido materiālu gradienta pielietošanas sistēmu ar oglekļa šķiedru, veicinot kosmosa iekārtu iteratīvu attīstību, lai panāktu vieglu svaru, ilgu kalpošanas laiku un zemas izmaksas.

No fizisko īpašību viedokļa,GFRPir arī izcilas priekšrocības viegla svara, termisko īpašību, izturības pret koroziju un funkcionalizācijas ziņā. Attiecībā uz vieglu svaru stikla šķiedras blīvums svārstās no 1,8 līdz 2,1 g/cm3, kas ir tikai 1/4 no tērauda blīvuma un 2/3 no alumīnija sakausējuma blīvuma. Augstas temperatūras novecošanas eksperimentos stiprības saglabāšanas rādītājs pēc 1000 stundām 180 °C temperatūrā pārsniedza 85%. Turklāt GFRP, kas vienu gadu iegremdēts 3,5% NaCl šķīdumā, uzrādīja stiprības zudumu, kas mazāks par 5%, savukārt Q235 tēraudam korozijas svara zudums bija 12%. Tā skābju izturība ir ievērojama, masas izmaiņu ātrums ir mazāks par 0,3% un tilpuma izplešanās ātrums ir mazāks par 0,15% pēc 30 dienām 10% HCl šķīdumā. Ar silānu apstrādāti GFRP paraugi saglabāja lieces izturības saglabāšanas ātrumu, kas pārsniedz 90% pēc 3000 stundām.

Rezumējot, pateicoties unikālajai īpašību kombinācijai, GFRP tiek plaši pielietots kā augstas veiktspējas kodola kosmosa materiāls lidmašīnu projektēšanā un ražošanā, kam ir ievērojama stratēģiska nozīme mūsdienu kosmosa rūpniecībā un tehnoloģiju attīstībā.