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Polimero rinforzato con fibra di vetro (GFRP)è un materiale ad alte prestazioni composto da fibre di vetro come agente di rinforzo e da una resina polimerica come matrice, utilizzando processi specifici. La sua struttura centrale è costituita da fibre di vetro (comeE-glass, vetro S o vetro AR ad alta resistenza) con diametri di 5∼25μm e matrici termoindurenti come resina epossidica, resina poliestere o estere vinilico, con una frazione volumetrica di fibre che tipicamente raggiunge il 30%∼70% [1-3]. Il GFRP presenta eccellenti proprietà come una resistenza specifica superiore a 500 MPa/(g/cm3) e un modulo specifico superiore a 25 GPa/(g/cm3), possedendo anche caratteristiche come resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica, un basso coefficiente di dilatazione termica [(7∼12)×10−6 °C−1] e trasparenza elettromagnetica.

Nel settore aerospaziale, l'applicazione del GFRP (polimero rinforzato con fibra di vetro) è iniziata negli anni '50 ed è oggi diventato un materiale chiave per ridurre la massa strutturale e migliorare l'efficienza del carburante. Prendendo come esempio il Boeing 787, il GFRP costituisce il 15% delle sue strutture non portanti primarie, utilizzate in componenti come carenature e alette, ottenendo una riduzione di peso del 20%-30% rispetto alle tradizionali leghe di alluminio. Dopo la sostituzione delle travi del pavimento della cabina dell'Airbus A320 con GFRP, la massa di un singolo componente è diminuita del 40% e le sue prestazioni in ambienti umidi sono migliorate significativamente. Nel settore elicotteristico, i pannelli interni della cabina del Sikorsky S-92 utilizzano una struttura a sandwich a nido d'ape in GFRP, raggiungendo un equilibrio tra resistenza agli urti e ignifugazione (conforme allo standard FAR 25.853). Rispetto al polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP), il costo della materia prima del GFRP è ridotto del 50%-70%, offrendo un significativo vantaggio economico nei componenti non portanti primari. Attualmente, il GFRP sta formando un sistema di applicazione a gradiente di materiale con la fibra di carbonio, promuovendo lo sviluppo iterativo di apparecchiature aerospaziali verso la riduzione del peso, la lunga durata e il basso costo.

Dal punto di vista delle proprietà fisiche,GFRPPresenta inoltre notevoli vantaggi in termini di leggerezza, proprietà termiche, resistenza alla corrosione e funzionalizzazione. Per quanto riguarda la leggerezza, la densità della fibra di vetro varia da 1,8 a 2,1 g/cm³, ovvero solo 1/4 di quella dell'acciaio e 2/3 di quella della lega di alluminio. In esperimenti di invecchiamento ad alta temperatura, il tasso di mantenimento della resistenza ha superato l'85% dopo 1.000 ore a 180 °C. Inoltre, il GFRP immerso in una soluzione di NaCl al 3,5% per un anno ha mostrato una perdita di resistenza inferiore al 5%, mentre l'acciaio Q235 ha subito una perdita di peso per corrosione del 12%. La sua resistenza agli acidi è notevole, con un tasso di variazione di massa inferiore allo 0,3% e un tasso di espansione volumetrica inferiore allo 0,15% dopo 30 giorni in una soluzione di HCl al 10%. I campioni di GFRP trattati con silano hanno mantenuto un tasso di mantenimento della resistenza alla flessione superiore al 90% dopo 3.000 ore.

In sintesi, grazie alla sua combinazione unica di proprietà, il GFRP è ampiamente utilizzato come materiale aerospaziale di base ad alte prestazioni nella progettazione e produzione di aeromobili, rivestendo una significativa importanza strategica nell'industria aerospaziale moderna e nello sviluppo tecnologico.