أخبار

البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP)هي مادة عالية الأداء مُركّبة من ألياف زجاجية كعامل تقوية وراتنج بوليمري كمادة أساسية، باستخدام عمليات محددة. يتكون هيكلها الأساسي من ألياف زجاجية (مثلزجاج إلكترونيتُصنع المواد المركبة من الألياف الزجاجية المقواة بالبوليمر (GFRP) من ألياف زجاجية (مثل زجاج S أو زجاج AR عالي القوة) بأقطار تتراوح بين 5 و25 ميكرومتر، ومصفوفات حرارية مثل راتنج الإيبوكسي أو راتنج البوليستر أو إستر الفينيل، بنسبة حجمية للألياف تتراوح عادةً بين 30% و70% [1-3]. تتميز هذه المواد بخصائص ممتازة، مثل قوة نوعية تتجاوز 500 ميجا باسكال/(جم/سم³) ومعامل مرونة نوعي يتجاوز 25 جيجا باسكال/(جم/سم³)، بالإضافة إلى خصائص أخرى مثل مقاومة التآكل، ومقاومة الإجهاد، ومعامل تمدد حراري منخفض [(7-12)×10⁻⁶ °م⁻¹]، وشفافية كهرومغناطيسية.

في مجال صناعة الطيران، بدأ استخدام البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) في خمسينيات القرن الماضي، وأصبح الآن مادة أساسية لتقليل الكتلة الهيكلية وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. فعلى سبيل المثال، في طائرة بوينغ 787، يشكل البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية 15% من هياكلها غير الحاملة للأحمال الرئيسية، ويُستخدم في مكونات مثل الأغطية الانسيابية والجنيحات، مما يحقق انخفاضًا في الوزن يتراوح بين 20% و30% مقارنةً بسبائك الألومنيوم التقليدية. وبعد استبدال عوارض أرضية مقصورة طائرة إيرباص A320 بالبوليمر المقوى بالألياف الزجاجية، انخفضت كتلة المكون الواحد بنسبة 40%، وتحسن أداؤه بشكل ملحوظ في البيئات الرطبة. أما في قطاع المروحيات، فتستخدم الألواح الداخلية لمقصورة طائرة سيكورسكي S-92 هيكلًا ساندويتشيًا من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية على شكل خلية نحل، مما يحقق توازنًا بين مقاومة الصدمات ومقاومة اللهب (وفقًا لمعيار FAR 25.853). بالمقارنة مع البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)، تنخفض تكلفة المواد الخام لـ GFRP بنسبة تتراوح بين 50% و70%، مما يوفر ميزة اقتصادية كبيرة في المكونات غير الحاملة للأحمال الرئيسية. حاليًا، يشكل GFRP نظامًا متدرجًا لتطبيقات المواد مع ألياف الكربون، مما يعزز التطوير المستمر لمعدات الفضاء الجوي نحو تقليل الوزن، وإطالة العمر، وخفض التكلفة.

من منظور الخصائص الفيزيائية،GFRPكما يتميز بمزايا فائقة من حيث خفة الوزن، والخصائص الحرارية، ومقاومة التآكل، والوظائف المتعددة. ففيما يتعلق بخفة الوزن، تتراوح كثافة الألياف الزجاجية بين 1.8 و2.1 غ/سم³، أي ما يعادل ربع كثافة الفولاذ وثلثي كثافة سبائك الألومنيوم. وفي تجارب التقادم عند درجات حرارة عالية، تجاوز معدل الاحتفاظ بالقوة 85% بعد 1000 ساعة عند 180 درجة مئوية. علاوة على ذلك، أظهر البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) المغمور في محلول كلوريد الصوديوم بتركيز 3.5% لمدة عام واحد فقدانًا في القوة أقل من 5%، بينما بلغ فقدان الوزن الناتج عن التآكل في فولاذ Q235 نسبة 12%. ويتميز بمقاومة عالية للأحماض، حيث بلغ معدل تغير الكتلة أقل من 0.3% ومعدل تمدد الحجم أقل من 0.15% بعد 30 يومًا في محلول حمض الهيدروكلوريك بتركيز 10%. وحافظت عينات البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية المعالجة بالسيليان على معدل احتفاظ بقوة الانحناء يتجاوز 90% بعد 3000 ساعة.

باختصار، نظراً لمزيجها الفريد من الخصائص، يتم استخدام GFRP على نطاق واسع كمادة أساسية عالية الأداء في صناعة الطيران والفضاء في تصميم وتصنيع الطائرات، مما يجعله ذا أهمية استراتيجية كبيرة في صناعة الطيران والفضاء الحديثة والتطور التكنولوجي.