Glasfiberförstärkt polymer (GFRP)är ett högpresterande material som är sammansatt av glasfibrer som förstärkningsmedel och ett polymerharts som matris, med hjälp av specifika processer. Dess kärnstruktur består av glasfibrer (såsomE-glas, S-glas eller höghållfast AR-glas) med diametrar på 5∼25 μm och värmehärdande matriser som epoxiharts, polyesterharts eller vinylester, med en fibervolymfraktion som vanligtvis når 30 %∼70 % [1-3]. GFRP uppvisar utmärkta egenskaper såsom en specifik hållfasthet som överstiger 500 MPa/(g/cm3) och en specifik modul som överstiger 25 GPa/(g/cm3), samtidigt som det också har egenskaper som korrosionsbeständighet, utmattningsbeständighet, låg värmeutvidgningskoefficient [(7∼12)×10−6 °C−1] och elektromagnetisk transparens.
Inom flyg- och rymdindustrin började användningen av glasfiberarmerad plast (GFRP) på 1950-talet och har nu blivit ett viktigt material för att minska strukturell massa och förbättra bränsleeffektiviteten. Om vi tar Boeing 787 som exempel står GFRP för 15 % av dess icke-primära lastbärande strukturer, som används i komponenter som kåpor och vingar, vilket uppnår en viktminskning på 20–30 % jämfört med traditionella aluminiumlegeringar. Efter att golvbalkarna i Airbus A320 ersattes med GFRP minskade massan av en enskild komponent med 40 % och dess prestanda i fuktiga miljöer förbättrades avsevärt. Inom helikoptersektorn använder de invändiga panelerna i Sikorsky S-92:s kabin en GFRP-honakaksstruktur med sandwichkonstruktion, vilket uppnår en balans mellan slagtålighet och flamskydd (i enlighet med FAR 25.853-standarden). Jämfört med kolfiberarmerad polymer (CFRP) minskar råmaterialkostnaden för GFRP med 50–70 %, vilket ger en betydande ekonomisk fördel för icke-primära lastbärande komponenter. För närvarande håller GFRP på att utveckla ett system för materialgradientapplikationer med kolfiber, vilket främjar den iterativa utvecklingen av flyg- och rymdutrustning mot lättvikt, lång livslängd och låg kostnad.
Ur ett perspektiv av fysiska egenskaper,GFRPhar också enastående fördelar när det gäller lättvikt, termiska egenskaper, korrosionsbeständighet och funktionalisering. Beträffande lättvikt varierar densiteten för glasfiber från 1,8–2,1 g/cm3, vilket endast är 1/4 av stål och 2/3 av aluminiumlegering. I högtemperaturåldringsexperiment översteg hållfasthetsbibehållningen 85 % efter 1 000 timmar vid 180 °C. Dessutom visade GFRP nedsänkt i en 3,5 % NaCl-lösning i ett år en hållfasthetsförlust på mindre än 5 %, medan Q235-stål hade en korrosionsviktförlust på 12 %. Dess syrabeständighet är framträdande, med en massförändringshastighet lägre än 0,3 % och en volymutvidgningshastighet lägre än 0,15 % efter 30 dagar i en 10 % HCl-lösning. Silanbehandlade GFRP-prover bibehöll en böjhållfasthetsbibehållning på över 90 % efter 3 000 timmar.
Sammanfattningsvis, på grund av sin unika kombination av egenskaper, används GFRP i stor utsträckning som ett högpresterande kärnmaterial för flyg- och rymdteknik vid design och tillverkning av flygplan, och har betydande strategisk betydelse inom den moderna flygindustrin och den tekniska utvecklingen.
Publiceringstid: 15 oktober 2025
