เนื้อหา

• โพลิเมอร์เมทริกซ์
• พลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาส (GRP)
• คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์
• คอมโพสิตเส้นใยอะรามิด

พอลิเมอร์ผสมเป็นวัสดุเทคโนโลยีขั้นสูงที่ทำจากเส้นใยเสริมแรงแทรกอยู่ในเมทริกซ์พลาสติก เครื่องบินทหารและเครื่องบินพาณิชย์สมัยใหม่หลายแห่งไม่สามารถผลิตได้หากไม่ใช้วัสดุเหล่านี้ คอมโพสิตแรกที่ใช้ทำเครื่องบินคือ FRP มันเป็นในปี 1950 ที่วัสดุนี้ (พลาสติกที่มีการเสริมแรงไฟเบอร์กลาส) และคาร์บอนไฟเบอร์และคอมโพสิตโบรอนถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการผลิตเครื่องบินพาณิชย์

คอมโพสิตโพลิเมอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินพาณิชย์และเครื่องบินทหาร (Stephen Brashear / Getty Images / Getty Images)

โพลิเมอร์เมทริกซ์

วัสดุคอมโพสิตเป็นการรวมกันของสององค์ประกอบหรือมากกว่า โพลีเมอร์เป็นพลาสติกซึ่งเสริมด้วยวัสดุเส้นใยเช่นคาร์บอนหรือแก้ว เทอร์โมเซตติงโพลิเมอร์เรซิ่นหรือวัสดุเทอร์โมพลาสติกเป็นเมทริกซ์ที่ใช้สำหรับคอมโพสิต หลังจากทำแบบจำลองแล้วชิ้นส่วนที่ทำจากเรซินเทอร์โมเซตจะไม่สามารถซ่อมแซมหรือสร้างใหม่ได้อย่างง่ายดาย วัสดุเทอร์โมพลาสติกสามารถละลายและสร้างใหม่ได้หลังจากชุบแข็ง ทำให้ส่วนประกอบที่ทำจากวัสดุนี้ซ่อมแซมได้ง่ายกว่าชิ้นส่วนที่ทำจากเรซินเทอร์โมเซต

พลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาส (GRP)

พลาสติกเสริมใยแก้ว (PRFV) เป็นชื่อที่แสดงถึงโพลิเมอร์พลาสติกเสริมด้วยใยแก้ว ได้รับการพัฒนาเป็นครั้งแรกในปีพ. ศ. 2463 พลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาสในไม่ช้าก็เริ่มถูกนำไปใช้ในการใช้งานทางเรือและการบิน กองทัพสหรัฐอเมริกาได้นำมาใช้ในการพัฒนาเครื่องบินทหารที่แข็งแกร่งและเบาขึ้น ตามที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ในปี 1945 มีการใช้วัสดุนี้มากกว่า 3,000 ตันในการใช้งานทางทหาร ชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาสถูกหล่อหลอมเป็นรูปร่างที่จำเป็นสำหรับการสร้างเครื่องบิน เส้นใยจะถูกตรึงในเมทริกซ์ของเม็ดพลาสติก โพลีเอสเตอร์หรือเรซินไวนิลเอสเทอร์โดยทั่วไปจะใช้เป็นวัสดุเมทริกซ์ แต่วัสดุเทอร์โมพลาสติกจะแทนที่เมทริกซ์ประเภทเก่ากว่าเพราะปลอดภัยและง่ายต่อการใช้งาน

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์

การเพิ่มขึ้นของราคาน้ำมันทำให้ผู้ผลิตเครื่องบินต้องให้น้ำหนักมากขึ้นสำหรับการลดน้ำหนักและการผลิตเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นวิธีหนึ่งในการบรรลุเป้าหมายนี้คือการใช้คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ในการผลิตเครื่องบินเหล่านี้ เครื่องบินพาณิชย์เช่นโบอิ้ง 787 ดรีมไลน์เนอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดต้นทุนเชื้อเพลิงเนื่องจากการใช้วัสดุเหล่านี้ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างเครื่องบินทหาร เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและทนทานเส้นใยคาร์บอนจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในพื้นผิวการควบคุมเช่นปีกและใบพัด มีความทนทานและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าชิ้นส่วนโลหะ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบอากาศยานเช่น F-18 และ V-22 Osprey convertiplane

คอมโพสิตเส้นใยอะรามิด

คอมโพสิตเส้นใยอะรามิดสามารถพบได้ในเครื่องบินที่ใหญ่ที่สุดในโลก โพลีเอไมด์แบบอะโรเมติกเป็นเส้นใยพอลิเมอร์ที่มีโมเลกุลเรียงตัวตามแนวแกนของเส้นใย เนื่องจากพันธะเคมีระหว่างโมเลกุลสิ่งนี้ทำให้วัสดุแข็งแรงและเบามาก เส้นใยถูกผลิตขึ้นโดยการปั่นแยกโพลิเมอร์จากสารละลายเหลว คอมโพสิตเส้นใยอะรามิดที่รู้จักในเชิงพาณิชย์บางชนิด ได้แก่ เคฟล่าร์และโนมx วัสดุเหล่านี้มีความแข็งแรงมากเป็นฉนวนและทนต่อการกัดกร่อน คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างอากาศยาน เครื่องบินโดยสารขนาดใหญ่เช่น Airbus A380 ทำจากวัสดุโพลีอะไมด์ ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาพร้อมการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงต่ำโดยไม่ทำให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างลดลง