البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP)مادة عالية الأداء، مُركّبة من ألياف زجاجية كعامل تقوية وراتنج بوليمر كمصفوفة، باستخدام عمليات مُحددة. يتكون هيكلها الأساسي من ألياف زجاجية (مثلزجاج إلكتروني(مثل الزجاج S، أو زجاج AR عالي القوة) بأقطار تتراوح بين 5 و25 ميكرومترًا ومصفوفات حرارية صلبة مثل راتنج الإيبوكسي أو راتنج البوليستر أو إستر الفينيل، مع نسبة حجم ألياف تصل عادةً إلى 30% إلى 70% [1-3]. يتميز البلاستيك المقوى بألياف الزجاج بخصائص ممتازة مثل قوة نوعية تتجاوز 500 ميجا باسكال/(جم/سم3) ومعامل مرونة نوعية يتجاوز 25 جيجا باسكال/(جم/سم3)، كما يتميز أيضًا بخصائص مثل مقاومة التآكل ومقاومة التعب ومعامل تمدد حراري منخفض [(7∼12)×10−6 درجة مئوية−1] وشفافية كهرومغناطيسية.
في مجال الطيران، بدأ استخدام البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP) في خمسينيات القرن الماضي، وأصبح الآن مادةً أساسيةً لتقليل كتلة الهيكل وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. على سبيل المثال، تُشكل مادة البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP) 15% من هياكلها غير الحاملة للأحمال، وتُستخدم في مكونات مثل الأغطية والجنيحات، مما يُحقق انخفاضًا في الوزن بنسبة 20% إلى 30% مقارنةً بسبائك الألومنيوم التقليدية. بعد استبدال عوارض أرضية مقصورة طائرة إيرباص A320 بـ GFRP، انخفضت كتلة المكون الواحد بنسبة 40%، وتحسن أداؤه بشكل ملحوظ في البيئات الرطبة. في قطاع طائرات الهليكوبتر، تستخدم الألواح الداخلية لمقصورة طائرة سيكورسكي S-92 هيكلًا شطيريًا من البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP)، مما يحقق توازنًا بين مقاومة الصدمات ومقاومة اللهب (وفقًا لمعيار FAR 25.853). مقارنةً بالبوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)، تنخفض تكلفة المواد الخام للبوليمر المقوى بألياف الكربون (GFRP) بنسبة 50% إلى 70%، مما يوفر ميزة اقتصادية كبيرة في المكونات غير الحاملة للأحمال الأساسية. حاليًا، يُستخدم البوليمر المقوى بألياف الكربون (GFRP) في تشكيل نظام تطبيق تدرج المواد مع ألياف الكربون، مما يعزز التطوير المتكرر لمعدات الطيران والفضاء نحو خفة الوزن وطول العمر وانخفاض التكلفة.
من منظور الخصائص الفيزيائية،البلاستيك المقوى بألياف الزجاجكما تمتلك أيضًا مزايا بارزة من حيث خفة الوزن والخصائص الحرارية ومقاومة التآكل والوظائف. فيما يتعلق بخفة الوزن، تتراوح كثافة الألياف الزجاجية من 1.8 إلى 2.1 جم/سم3، وهو ما يمثل ربع كثافة الفولاذ وثلثي كثافة سبائك الألومنيوم. في تجارب الشيخوخة عالية الحرارة، تجاوز معدل الاحتفاظ بالقوة 85% بعد 1000 ساعة عند 180 درجة مئوية. علاوة على ذلك، أظهر GFRP المغمور في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5% لمدة عام واحد فقدانًا في القوة أقل من 5%، بينما كان لدى فولاذ Q235 فقدان وزن التآكل بنسبة 12%. تتميز مقاومتها للأحماض، بمعدل تغير كتلة أقل من 0.3% ومعدل تمدد حجمي أقل من 0.15% بعد 30 يومًا في محلول حمض الهيدروكلوريك بنسبة 10%. حافظت عينات GFRP المعالجة بالسيلان على معدل احتفاظ بقوة الانحناء يتجاوز 90% بعد 3000 ساعة.
باختصار، بفضل تركيبتها الفريدة من الخصائص، يتم تطبيق GFRP على نطاق واسع كمواد أساسية عالية الأداء في صناعة الطيران في تصميم وتصنيع الطائرات، حيث تتمتع بأهمية استراتيجية كبيرة في صناعة الطيران الحديثة والتطوير التكنولوجي.
وقت النشر: ١٥ أكتوبر ٢٠٢٥
