بازار و کاربرد مواد کامپوزیت الیاف شیشه

مواد کامپوزیت الیاف شیشه عمدتاً به دو نوع تقسیم می شوند: مواد کامپوزیت گرما سخت (FRP) و مواد مرکب ترموپلاستیک (FRT).مواد کامپوزیت ترموپلاستیک عمدتاً از رزین های ترموست مانند رزین پلی استر غیر اشباع، رزین اپوکسی، رزین فنولیک و غیره به عنوان ماتریس استفاده می کنند، در حالی که مواد کامپوزیت ترموپلاستیک عمدتاً از رزین پلی پروپیلن (PP) و پلی آمید (PA) استفاده می کنند.ترموپلاستیسیته به توانایی دستیابی به جریان پذیری حتی پس از پردازش، انجماد و سرد شدن و پردازش و تشکیل مجدد اشاره دارد.مواد کامپوزیت ترموپلاستیک آستانه سرمایه گذاری بالایی دارند، اما فرآیند تولید آنها بسیار خودکار است و محصولات آنها می توانند بازیافت شوند و به تدریج جایگزین مواد کامپوزیت گرما سخت شوند.

مواد کامپوزیت الیاف شیشه به دلیل سبک وزن، استحکام بالا و عملکرد عایق خوب به طور گسترده در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند.موارد زیر عمدتاً زمینه ها و دامنه کاربرد آن را معرفی می کند.

(1) زمینه حمل و نقل

با توجه به گسترش مستمر مقیاس شهری، مشکلات حمل و نقل بین شهرها و مناطق بین شهری نیاز فوری به حل دارد.ایجاد یک شبکه حمل و نقل عمدتاً متشکل از مترو و راه آهن بین شهری ضروری است.مواد کامپوزیت الیاف شیشه به طور مداوم در قطارهای پرسرعت، مترو و سایر سیستم های حمل و نقل ریلی در حال افزایش است.همچنین به طور گسترده ای در ساخت خودرو مانند بدنه، درب، کاپوت، قطعات داخلی، قطعات الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شود که می تواند وزن خودرو را کاهش دهد، کارایی سوخت را بهبود بخشد و مقاومت ضربه ای و عملکرد ایمنی خوبی دارد.با توسعه مداوم فناوری مواد تقویت شده با الیاف شیشه، چشم انداز کاربرد مواد کامپوزیت الیاف شیشه در سبک وزن خودرو نیز روز به روز گسترده تر می شود.

(2) میدان هوافضا

به دلیل استحکام بالا و ویژگی های سبک وزن آنها به طور گسترده در زمینه هوافضا استفاده می شود.به عنوان مثال، بدنه هواپیما، سطوح بال، بال های دم، کف، صندلی ها، رادوم ها، کلاه ایمنی و سایر اجزاء برای بهبود عملکرد هواپیما و بهره وری سوخت استفاده می شود.تنها 10 درصد از مواد بدنه هواپیمای بوئینگ 777 که در ابتدا توسعه یافته بود از مواد کامپوزیتی استفاده می کرد.امروزه حدود نیمی از بدنه هواپیماهای پیشرفته بوئینگ 787 از مواد کامپوزیتی استفاده می کنند.یک شاخص مهم برای تعیین اینکه آیا هواپیما پیشرفته است، استفاده از مواد کامپوزیتی در هواپیما است.مواد کامپوزیت الیاف شیشه نیز دارای عملکردهای ویژه ای مانند انتقال موج و تاخیر در شعله هستند.بنابراین، هنوز پتانسیل زیادی برای توسعه در زمینه هوافضا وجود دارد.

(3) زمینه ساخت و ساز

در زمینه معماری از آن برای ساخت اجزای سازه ای مانند پانل های دیواری، سقف و قاب پنجره استفاده می شود.همچنین می توان از آن برای تقویت و تعمیر سازه های بتنی، بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان ها و برای حمام، استخر و سایر اهداف استفاده کرد.علاوه بر این، به دلیل عملکرد عالی در پردازش، مواد کامپوزیت فیبر شیشه ای یک ماده مدل سازی سطح آزاد ایده آل هستند و می توانند در زمینه معماری زیبایی شناسی استفاده شوند.برای مثال، بالای ساختمان Bank of America Plaza در آتلانتا دارای یک گلدسته طلایی چشمگیر است، ساختاری منحصر به فرد که از مواد کامپوزیت فایبرگلاس ساخته شده است.

 

(4) صنایع شیمیایی

به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، به طور گسترده در ساخت تجهیزاتی مانند مخازن، خطوط لوله و شیرها برای بهبود عمر مفید و ایمنی تجهیزات استفاده می شود.

(5) کالاهای مصرفی و تسهیلات تجاری

چرخ دنده های صنعتی، سیلندرهای گاز صنعتی و غیرنظامی، بدنه لپ تاپ و تلفن همراه و قطعات لوازم خانگی.

(6) زیرساخت

پل‌ها، تونل‌ها، راه‌آهن‌ها، بنادر، بزرگراه‌ها و سایر تأسیسات به‌عنوان زیرساخت‌های ضروری برای رشد اقتصادی ملی، به دلیل تطبیق پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و بار بالا با مشکلات ساختاری در سطح جهانی مواجه هستند.کامپوزیت های ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه نقش بزرگی در ساخت، نوسازی، تقویت و تعمیر زیرساخت ها ایفا کرده اند.

(7) لوازم الکترونیکی

به دلیل عایق الکتریکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی، عمدتا برای محفظه های الکتریکی، قطعات و اجزای الکتریکی، خطوط انتقال، از جمله تکیه گاه های کابل کامپوزیت، تکیه گاه های ترانشه کابل و غیره استفاده می شود.

(8) زمین ورزش و اوقات فراغت

به دلیل سبک بودن، استحکام بالا و آزادی طراحی بسیار زیاد، در تجهیزات ورزشی فتوولتائیک مانند اسنوبرد، راکت تنیس، راکت بدمینتون، دوچرخه، قایق موتوری و غیره استفاده شده است.

(9) میدان تولید برق بادی

انرژی باد یک منبع انرژی پایدار است که بزرگترین ویژگی آن تجدیدپذیر، بدون آلودگی، ذخایر بزرگ و پراکنده است.پره های توربین بادی مهم ترین جزء توربین های بادی هستند، بنابراین نیاز به پره های توربین بادی زیاد است.آنها باید الزامات استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، وزن سبک و عمر طولانی را برآورده کنند.از آنجایی که مواد کامپوزیت فیبر شیشه ای می توانند الزامات عملکرد فوق را برآورده کنند، آنها به طور گسترده در تولید پره های توربین بادی در سراسر جهان استفاده شده اند، در زمینه زیرساخت های قدرت، مواد کامپوزیت فیبر شیشه ای عمدتا برای قطب های کامپوزیت، عایق های کامپوزیت و غیره استفاده می شود.

(11) مرز فتوولتائیک

در چارچوب استراتژی توسعه «کربن دوگانه»، صنعت انرژی سبز به کانون داغ و کلیدی توسعه اقتصادی ملی، از جمله صنعت فتوولتائیک تبدیل شده است.اخیراً پیشرفت قابل توجهی در استفاده از مواد کامپوزیت فیبر شیشه ای برای قاب های فتوولتائیک صورت گرفته است.اگر بتوان پروفیل های آلومینیومی را تا حدی در زمینه قاب های فتوولتائیک جایگزین کرد، این یک رویداد بزرگ برای صنعت الیاف شیشه خواهد بود.نیروگاه های فتوولتائیک فراساحلی به مواد ماژول فتوولتائیک نیاز دارند تا مقاومت خوردگی قوی در برابر اسپری نمک داشته باشند.آلومینیوم یک فلز واکنش پذیر با مقاومت ضعیف در برابر خوردگی اسپری نمک است، در حالی که مواد کامپوزیتی هیچ خوردگی گالوانیکی ندارند و آنها را به یک راه حل فنی خوب در نیروگاه های فتوولتائیک دریایی تبدیل می کند.