ВИСОКОМІЦНІ СКЛОВОЛОКНА СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2025.02.07

Ключові слова:

скловолокно, аноструктурування, структурні показники, проектування, авіаційна та ракетна промисловості

Анотація

В статті проаналізовано сучасний стан розробок скловолокна спеціального призначення та області застосування. Актуальність використання скловолокна для будівництва, автомобілебудування, аерокосмічної та  автомобільної промисловості, вітрової енергетики, медицини пов’язана з комплексом унікальних експлуатаційних властивостей,  легкості та екологічності. Визначено, що на сьогоднішній день для композитів спеціального призначення на основі скловолокна існує проблема залежності від постачання вартісного скловолокна зарубіжних виробників. На основі аналізу сучасних тенденцій на світовому ринку встановлена актуальність та необхідність  одержання та використання  вітчизняних високоміцних, легких, зі зниженою вартістю скловолокон та композитів на їх основі для аерокосмічної, ракетної, автомобільної промисловості, вітрової енергетики та медицини. Проаналізовано різні види перспективних  високоміцних скловолокон та порівняно їх технічні характеристики.  Визначені основні критерії для створення нових високоміцних наноструктурованих вітчизняних скловолокон для склопластиків при облицюванні корпусів ракетних двигунів та обґрунтовано вибір складу скла для одержання високоміцного скловолокна. Восстановлено, що проектування складів з урахуванням структурних показників (структурна міцність скломатеріалів (fSi), координаційний стан алюмінію (ΨAl) та бору (Ψв), коефіцієнт прозорості (Кпр), коефіцієнт кристалічності (Ккр), силікатний модуль (Мс), модуль кислотності (Мк), модуль в’язкості (Мв)) дозволить теоретично обґрунтувати вибір складів скловолокон схильних до наноструктурування в області температури розм’якшення, що сприятиме посиленню їх механічних та термічних властивостей  шляхом формування самоорганізованої структури з наявністю нанокластерів, що є гомогенними зародками кристалічних фаз, які зміцнюють структуру скловолокна. Впровадження вітчизняних скловолокон з високими експлуатаційними характеристиками дозволить знизити імпортозалежність  в даній галузі та сприяти підвищенню конкурентоздатності на  світовому ринку.

Біографії авторів

Оксана Вікторівна Саввова, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри хімії та інтегрованих технологій

Олена Вікторівна Бабіч, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Кандидат технічних наук, старший дослідник, доцент кафедри хімії та інтегрованих технологій

Сергій Сергійович Фірсов

Аспірант кафедри хімії та інтегрованих технологій, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Максим Миколайович Гожа

Аспірант кафедри хімії та інтегрованих технологій, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Тетяна Дмитрівна Панайотова, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри хімії та інтегрованих технологій

Посилання

Patri M., Baran Samui A. Glass fibre composites for aerospace and other applications. In Woodhead Publishing in Materials. Technical Organic and Inorganic Fibres from Natural Resources. 2025, рр. 795–834. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15459-1.00021-82

Săftoiu G.-V., Constantin C., Nicoară A.-I., Pelin G., Ficai D., Ficai A. Glass Fibre-Reinforced Composite Materials Used in the Aeronautical Transport Sector: A Critical Circular Economy Point of View. Sustainability. 2024, Vol.16, 4632. https://doi.org/10.3390/su16114632

Safwat E., Khater A., Gamal Abd-Elsatar A., Khater G.A. Glass fiber-reinforced composites in dentistry. Bulletin of the National Research Centre. 2021, Vol. 45, 190. https://doi.org/10.1186/s42269-021-00650-7

Savvova O. V., Babich O. V., Fesenko O. I., Tymoshchuk M. I., Firsov S.S. Perspektyvni napriamky rozrobky bioaktyvnykh sklovolokon medychnoho zastosuvannia. [Promising directions of development of bioactive glass fibers for medical applications], Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Seriia: Khimiia, khimichna tekhnolohiia ta ekolohiia. [Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Chemistry, chemical technology and ecology]. 2024, № 2 (12). рр. 81–87. https://doi:10.20998/2079-0821.2024.02.14

Ali A., Adawiyah R., Rassiah K., Kuan Ng W., Arifin F., Othman F., Shauqi Hazin M., Faidzi M.K., Abdullah M.F., Megat Ahmad M.M.H. Ballistic impact properties of woven bamboo- woven E-glass- unsaturated polyester. Defence Technology. 2019, Vol. 15(3), рр. 282–294. https://doi.org/10.1016/j.dt.2018.09.001

Singh A., Wanhill R., Prasad N. Lightweight Ballistic Armours for Aero-Vehicle Protection. Aerospace Materials and Material Technologies. 2017, рр. 541–557. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2143-5_25

Fiberglass Market Size, Share, and Trends 2025 to 2034. Available at: https://www.precedenceresearch.com/fiberglass-market (accessed 22.08.2025).

Rajak D.K., Wagh P.H., Linul E. Manufacturing Technologies of Carbon/Glass Fiber-Reinforced Polymer Composites and Their Properties: A Review. Polymers. 2021, Vol. 13 (21), 3721. https://doi.org/10.3390/polym13213721MarkForged

Cameron N.M., Rapp C.F.. Fiberglass. Encyclopedia of Materials: Science and Technology. 2001, рр. 3142–3146. https://doi.org/10.1016/B0-08-043152-6/00558-1

Cevahir A. Glass fibers. Fiber Technology for Fiber-Reinforced Composites. 2017. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-101871-2.00005-9

E, R and D glass properties. Official company website «Vetrotex». Available at: https://glassproperties.com/glasses/E_R_and_D_glass_properties.pdf (accessed 22.08.2025).

Prakash Srivastava J., Kumar, Р. Introduction to Glass Fiber-Based Composites and Structures. Natural and Synthetic Fiber Reinforced Composites: Synthesis, Properties, and Applications. 2022 WILEY-VCH GmbH. 2022, рр. 16. https://application.wiley-vch.de/books/sample/3527349308_c01.pdf

Ojoc G. G., Pirvu C., Sandu S., Deleanu L. Glass fibers for impact protection systems. Areview. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019, Vol. 485, 012019. https://doi.org/10.1088/1757-899X/485/1/012019

Gowayed Y. Types of fiber and fiber arrangement in fiber-reinforced polymer (FRP) composites. Developments in Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Civil -Engineering. 2013, рр. 3–17. https://doi.org/10.1533/9780857098955.1.3

Yavuz İ., Şi̇mşi̇r E., Şenol B. Investigation of mechanical behavior of glass fiber reinforced extruded polystyrene core material composites. RSC Advances. 2024, Vol. 14 (19), рр. 13311–13320. https://doi.org/10.1039/d4ra01740d

Volotinen T. T., Bertil C. Development of Glass Optical Fibers 1970-2020, Providing Us the Digitalized Communication World Arvidsson. Journal of Materials Science and Engineering. 2023, A 13, рр. 1–3. https://doi.org/10.1039/d4ra01740d

PURAVIS glass optical fibers. Official company website «PURAVIS». Available at: https://www.schott.com/en-gb/products/puravis-p1000353 (accessed 22.08.2025).

High-Strength, High-Temperature Fiberglass. Official company website «MarkForged». Available at: https://support.markforged.com/portal/s/article/High-Strength-High-Temperature-Fiberglass (accessed 22.08.2025).

Savvova О.V., Tur O.H., Fesenko O.I., Babich O.V., Smyrnova Yu.O., Hordiichuk V.M. Study of the phase formation of transparent magnesium aluminosilicate glass-ceramic materials. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2024, No. 3, рр. 155–164. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2024-154-3-155-164

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-11-20