חֲדָשׁוֹת

פולימר מחוזק בפיברגלס (GFRP)הוא חומר בעל ביצועים גבוהים המורכב מסיבי זכוכית כחומר חיזוק ושרף פולימרי כמטריקס, תוך שימוש בתהליכים ספציפיים. מבנה הליבה שלו מורכב מסיבי זכוכית (כגוןזכוכית אלקטרונית, זכוכית S, או זכוכית AR בעלת חוזק גבוה) בקוטר של 5~25 מיקרומטר ומטריצות תרמוסטיות כמו שרף אפוקסי, שרף פוליאסטר או ויניל אסטר, עם חלק נפח סיבים שמגיע בדרך כלל ל-30%~70% [1-3]. GFRP מציג תכונות מצוינות כגון חוזק סגולי העולה על 500 MPa/(g/cm3) ומודולוס סגולי העולה על 25 GPa/(g/cm3), ובמקביל בעל מאפיינים כמו עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני עייפות, מקדם התפשטות תרמית נמוך [(7~12)×10−6 °C−1], ושקיפות אלקטרומגנטית.

בתחום התעופה והחלל, השימוש ב-GFRP החל בשנות ה-50 וכיום הפך לחומר מפתח להפחתת מסת מבנה ולשיפור יעילות הדלק. אם ניקח לדוגמה את בואינג 787, GFRP מהווה 15% ממבני נושאי העומס שאינם ראשוניים שלו, המשמשים ברכיבים כמו חיפויי מעטפת וכנפיים, ומשיגים הפחתת משקל של 20%~30% בהשוואה לסגסוגות אלומיניום מסורתיות. לאחר שקורות רצפת תא הנוסעים של האיירבוס A320 הוחלפו ב-GFRP, המסה של רכיב בודד ירדה ב-40%, וביצועיו בסביבות לחות השתפרו משמעותית. בתחום המסוקים, הפאנלים הפנימיים של תא הנוסעים של סיקורסקי S-92 משתמשים במבנה סנדוויץ' בצורת חלת דבש של GFRP, ומשיג איזון בין עמידות בפני פגיעות לעמידות בעירה (בהתאם לתקן FAR 25.853). בהשוואה לפולימר מחוזק בסיבי פחמן (CFRP), עלות חומר הגלם של GFRP מופחתת ב-50%~70%, מה שמספק יתרון כלכלי משמעותי ברכיבים נושאי עומס שאינם ראשוניים. נכון לעכשיו, GFRP מפתחת מערכת ליישום גרדיאנט חומרים עם סיבי פחמן, המקדמת פיתוח איטרטיבי של ציוד חלל לקראת קל משקל, אורך חיים ועלות נמוכה.

מנקודת מבט של תכונות פיזיקליות,GFRPיש לו גם יתרונות בולטים מבחינת משקל קל, תכונות תרמיות, עמידות בפני קורוזיה ופונקציונליזציה. בנוגע למשקל קל, צפיפות סיבי הזכוכית נעה בין 1.8 ל-2.1 גרם/סמ"ק, שהם רק רבע מזו של פלדה ו-2/3 מזו של סגסוגת אלומיניום. בניסויי הזדקנות בטמפרטורה גבוהה, שיעור שימור החוזק עלה על 85% לאחר 1,000 שעות ב-180 מעלות צלזיוס. יתר על כן, GFRP טבולה בתמיסת NaCl 3.5% למשך שנה אחת הראתה אובדן חוזק של פחות מ-5%, בעוד שלפלדת Q235 הייתה אובדן משקל קורוזיה של 12%. עמידותה לחומצה בולטת, עם קצב שינוי מסה נמוך מ-0.3% וקצב התפשטות נפח נמוך מ-0.15% לאחר 30 יום בתמיסת HCl 10%. דגימות GFRP שטופלו בסילאן שמרו על שיעור שימור חוזק כיפוף העולה על 90% לאחר 3,000 שעות.

לסיכום, בשל שילוב התכונות הייחודי שלו, GFRP משמש באופן נרחב כחומר ליבה בעל ביצועים גבוהים לתעשיית התעופה והחלל בתכנון וייצור של מטוסים, והוא בעל חשיבות אסטרטגית משמעותית בתעשיית התעופה והחלל המודרנית ובפיתוח טכנולוגי.