“與鋼質(zhì)材料建造的比強(qiáng)度低的重型船舶相比，玻璃鋼復(fù)合材料等高性能材料建造的比強(qiáng)度高的輕型船舶，在節(jié)能環(huán)保方面明顯更具優(yōu)勢。”在2013年（第二屆）國際交通運(yùn)輸裝備輕量化峰會(huì)上，船舶工業(yè)協(xié)會(huì)船艇分會(huì)秘書長黃振綱等業(yè)內(nèi)專家呼吁，我國復(fù)合材料界和船艇界應(yīng)該攜起手來，加大復(fù)合材料在船艇應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)研究投入力度，建立產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合的機(jī)制，促進(jìn)復(fù)合材料船艇基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)開發(fā)之間的有機(jī)銜接；同時(shí)，加強(qiáng)復(fù)合材料船艇的材料、結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的研究和人員隊(duì)伍的培養(yǎng)，從而全面提高我國玻璃鋼及其復(fù)合材料船艇研發(fā)制造能力。
據(jù)了解，近年來，在美國、英國、法國、意大利、日本等造船強(qiáng)國，玻璃鋼復(fù)合材料在船舶上的應(yīng)用取得了長足進(jìn)展，被廣泛用于船舶結(jié)構(gòu)制造。目前從數(shù)量上看，應(yīng)用多的是游艇、漁船、救生艇、高速艇、工作艇以及反水雷艦艇等。國外還將復(fù)合材料用于船舶上很多部件的制造，包括上層建筑、桅桿、螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)、煙囪、艦艙壁等。僅以漁船為例，美國的近海漁船全部為玻璃鋼制造。日本、俄國、英國等國的玻璃鋼漁船占到其漁船總數(shù)約90%。提高船舶的節(jié)能環(huán)保性能，減輕船舶本身的重量、實(shí)現(xiàn)船舶輕量化已經(jīng)成為國際海事界的共識(shí)。黃振綱表示，玻璃鋼復(fù)合材料的比重只有鋼材的1/5~1/6，機(jī)械強(qiáng)度為200兆~400兆帕，質(zhì)輕、強(qiáng)度高，能顯著降低船舶自身重量，而且無磁性，具有介電性和微波穿性好，耐腐蝕、抗海生物附著、能吸收高能量、沖擊韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱性好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，隨著國際社會(huì)對(duì)節(jié)能減排的提倡，以及國際海事組織（IMO）不斷出臺(tái)環(huán)保海事新規(guī)，船舶行業(yè)都在努力實(shí)現(xiàn)船舶的低燃油消耗、低排放、低污染，其中玻璃鋼及其高性能復(fù)合材料以其優(yōu)異性能得到了廣泛應(yīng)用。
上海船舶工藝研究所研究員徐學(xué)光等專家在發(fā)言中指出，在我國，從1979年起，玻璃鋼復(fù)合材料被用來制造壓艙水管、排水管系、輸油管系等船舶管路，得到船東、船檢和有關(guān)當(dāng)局的普遍接受，使玻璃鋼船管得到越來越廣泛的應(yīng)用，裝船量快速增長；以后，玻璃鋼復(fù)合材料大量被用于制造救生艇、漁船、巡邏艇、帆船等小型船舶，還被用于雷達(dá)天線罩、上層建筑等船舶舾裝部分領(lǐng)域。目前，大大小小玻璃鋼船企達(dá)到300多家，年均玻璃鋼使用量為40多萬噸，替代鋼材約250萬噸。
然而，與國外相比，我國在復(fù)合材料的船舶研究和應(yīng)用方面還存在相當(dāng)大的差距，在船舶復(fù)合材料研究方面基礎(chǔ)比較薄弱，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)十分匱乏，能夠進(jìn)行復(fù)合材料船艇“選材、選型、設(shè)計(jì)、制造”一體化的專業(yè)人才嚴(yán)重缺乏，在復(fù)合材料船艇的建造工藝和復(fù)雜構(gòu)件的一次成型技術(shù)等方面也相對(duì)落后，長期以來成為困惑玻璃鋼船體設(shè)計(jì)的軟肋。與日本、韓國建造的同噸位船舶相比，我國建造的船舶空船重量較大。專家分析，造成這一現(xiàn)象的一個(gè)主要原因，就是日、韓在船舶上較多地應(yīng)用了復(fù)合材料。對(duì)大型運(yùn)輸船來講，空船重量主要由船體結(jié)構(gòu)重量、舾裝產(chǎn)品重量、輪機(jī)電氣設(shè)備重量構(gòu)成，其中，船體結(jié)構(gòu)和舾裝產(chǎn)品占比例大，也是船舶輕量化可以取得重要突破的專業(yè)領(lǐng)域，也是復(fù)合材料可以大量使用的領(lǐng)域。但現(xiàn)狀是國內(nèi)用于大船配套的玻璃鋼舾裝件制造企業(yè)廖廖無幾。
玻璃鋼游艇
哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)材與結(jié)構(gòu)研究所所長邊文鳳指出，從復(fù)合材料設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)來看，船體結(jié)構(gòu)輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑主要有3種，包括設(shè)計(jì)科學(xué)的構(gòu)造形式，采用更輕、強(qiáng)度更高的材料，以及使用先進(jìn)的制造技術(shù)。而玻璃鋼復(fù)合材料無論是在材料本身還是在其設(shè)計(jì)和建造應(yīng)用方面都具有突出的優(yōu)勢，是船體結(jié)構(gòu)材料的佳選擇。與傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料相比，玻璃鋼復(fù)合材料不僅可設(shè)計(jì)各種形狀和尺寸，還可整體設(shè)計(jì)呈分體組裝，可設(shè)計(jì)性好；建造的船體無接縫和縫隙，使得產(chǎn)品外形規(guī)整、光順美觀，整體性好；在模具中采用樹脂真空吸附整體成型，成型簡便，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)；無銹蝕，即使破損也可簡單修補(bǔ)，維修保養(yǎng)方便，全壽命期的經(jīng)濟(jì)性能好。
業(yè)內(nèi)專家通過峰會(huì)發(fā)出呼吁，推進(jìn)船艇輕量化，我國船舶工業(yè)在玻璃鋼及其復(fù)合材料研究和應(yīng)用方面的觀念、技術(shù)需要進(jìn)一步更新。船企應(yīng)樹立創(chuàng)新觀念，研發(fā)復(fù)合材料舾裝產(chǎn)品；突破船舶大型結(jié)構(gòu)件應(yīng)用復(fù)合材料制造的難題；加強(qiáng)船舶配套企業(yè)和造船廠的互動(dòng)合作，提高復(fù)合材料管材裝船率；組織培養(yǎng)具備復(fù)合材料工藝及安裝技術(shù)的復(fù)合型造船工人隊(duì)伍；加強(qiáng)船舶減重宣傳，與船東緊密合作，大限度提高復(fù)合材料產(chǎn)品的裝船率。
玻璃鋼復(fù)合材料
玻璃鋼（FRP）亦稱作GFRP，即纖維強(qiáng)化塑料，一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料，稱謂為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，或稱謂玻璃鋼，注意與鋼化玻璃區(qū)別開來。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，性能穩(wěn)定。機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。
玻璃鋼學(xué)名玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。根據(jù)采用的纖維不同分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料（GFRP），碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料（CFRP），硼纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料等。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是由增強(qiáng)纖維和基體組成。纖維（或晶須）的直徑很小，一般在10μm以下，缺陷較少又較小，斷裂應(yīng)變約為千分之三十以內(nèi)，是脆性材料，易損傷、斷裂和受到腐蝕。基體相對(duì)于纖維來說，強(qiáng)度、模量都要低很多，但可以經(jīng)受住大的應(yīng)變，往往具有粘彈性和彈塑性，是韌性材料。
性能
優(yōu)點(diǎn)
據(jù)統(tǒng)計(jì)，玻璃鋼的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：
輕質(zhì)高強(qiáng)
相對(duì)密度在1.5~2.0之間，只有碳鋼的1/4~1/5，可是拉伸強(qiáng)度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到400Mpa以上。
堅(jiān)固的玻璃鋼船
耐腐蝕
FRP是良好的耐腐材料，對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個(gè)方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
電性能好
是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過性良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。
熱性能良好
FRP熱導(dǎo)率低，室溫下為1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金屬的1/100~1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保護(hù)宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。
可設(shè)計(jì)性好
（1）可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿足使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性。
（2）可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計(jì)出耐腐的，耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。
工藝性優(yōu)良
（1）可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。
（2）工藝簡單，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對(duì)形狀復(fù)雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。
缺點(diǎn)
彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼（E=2.1E5）小10倍，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中常感到剛性不足，容易變形。
可以做成薄殼結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)，也可通過高模量纖維或者做加強(qiáng)筋等形式來彌補(bǔ)。
長期耐溫性差
一般FRP不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強(qiáng)度就明顯下降，一般只在100℃以下使用；通用型環(huán)氧FRP在60℃以上，強(qiáng)度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200~300℃是可能的。
老化現(xiàn)象
老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷，F(xiàn)RP也不例外，在紫外線、風(fēng)沙雨雪、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等作用下容易導(dǎo)致性能下降。
剪切強(qiáng)度低
層間剪切強(qiáng)度是靠樹脂來承擔(dān)的，所以很低。可以通過選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來提高層間粘結(jié)力，主要的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避免使層間受剪。
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