風力發(fā)電是綠色能源的一種， 進入21 世紀， 在全球的發(fā)展可以說是風起云涌。復合材料在新能源發(fā)展領域中的應用主要是用來制造風電機組的葉片。

      隨著風力發(fā)電功率的不斷提高，捕捉風能的葉片也越做越大，對葉片的要求也越來越高，葉片的材料越輕，強度和剛度越高，葉片抵御載荷的能力就越強，葉片就可以做得越大，它的捕風能力也就越強，葉片長度也由原來的30——40 m 增加至60 m 以上。在葉片長度增加的同時，如何減輕風力機葉片的重量成為了風電設備行業(yè)需要共同面對的問題。因此，輕質(zhì)高強、耐蝕性好，具有可設計性的復合材料是目前大型風力機葉片的首選材料。圖1 為大型風力機葉片的形狀。

      長纖維復合材料在風力機葉片的應用現(xiàn)狀

      隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，長纖維增強熱塑性材料也隨之飛快發(fā)展，已成為增強塑料行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。長纖維增強熱塑性復合材料在歐美發(fā)達國家已得到大力發(fā)展。

      玻璃纖維復合材料風力機葉片

      (1)玻璃纖維增強聚酯樹脂的風力機葉片當葉片長度為19 m 時，其質(zhì)量為1.8 t，長度增加到34 m 時，葉片質(zhì)量為5.8 t ;葉片長度達到52 m 時，則其質(zhì)量高達21 t ，因此需要尋找更好的材料以適應大型葉片發(fā)展的要求。

      又如上海市崇明縣(一個大島)，在近幾年內(nèi)按能源規(guī)劃將已建成風力機發(fā)電2.7 萬臺，其數(shù)量十分驚人。我國沿海城市很多，如北方有大連、旅順、青島、煙臺、威海等;南方有海南島、珠海、汕頭、溫州、舟山島等，將有很大的發(fā)展應用前途。

      (2) 玻璃纖維材料，應用性能及優(yōu)點用廢舊玻璃為原料， 經(jīng)高溫熔劑、拉絲、絡紗、織布等工藝制得纖維布或織物。單絲直徑 1—— 20 μm，相當于 1/5 ——1/2 頭發(fā)絲。

      玻璃纖維束由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維的應用性能可用于電絕緣、防腐、防潮、隔熱、隔聲、減震等。如風力機葉片，雷達罩等。

     材料組成由熱塑性樹脂或熱固性樹脂(黏結劑)+ 玻璃纖維(增強填料)組成，又稱玻璃鋼。

      牌號主要有：

      玻璃纖維增強聚酰胺( 尼龍)，F(xiàn)RPA(Fiberreinforcement polyae); 玻璃纖維增強聚碳酸酯，F(xiàn)RPC(Fiber reinforcement polycarbonate); 長纖維增強熱塑性復合材料，LFT; 玻璃氈增強熱塑性復合材料，GMT 等。

      玻璃纖維增強材料的優(yōu)點：

      ⊙抗拉強度高，δ < 3% ;

      ⊙彈性模量高，剛性好，復合制件尺寸穩(wěn)定性好;

      ⊙不燃性，耐化學腐蝕;

     ⊙ 吸水性小;

     ⊙耐熱性好，不易燃燒;

     ⊙加工性好，可制成股、束、氈、織布;

      ⊙透明性好，可透過光線;

      ⊙價格便宜，可回收再利用。

      碳纖維復合材料風力機葉片

      為了提高風能利用率，風力機單機容量不斷擴大，兆瓦級風力機已經(jīng)成為風電市場的主要產(chǎn)品，并對葉片提出了更高的要求。由于碳纖維比玻璃纖維具有更高的比強度和比剛度(碳纖維復合材料的密度比玻璃纖維的密度小)，因此大量地采用了碳纖維復合材料。目前，歐洲風力發(fā)電機容量3.6 MW 機組已批量安裝，還有4.2 MW、4.5 MW 和5 MW 機組也已不斷逐步安裝運行;美國經(jīng)成功研制出容量 7 MW 風力發(fā)電機;英國正在研制容量10 MW 的巨型風力發(fā)電機;德國容量5 MW 風力發(fā)電機，其葉片長度為56 m;丹麥V-90型風力發(fā)電機容量為3.0 MW，葉片長度為44 m ;西班牙Gamesa 風力發(fā)電機的葉片長度已達 90 m，由此可見，用碳纖維復合材料制造大型葉片勢在必行。

      牌號主要有：

      日本東麗公司：T300、T400、T700、T800,T1000 等;美國赫克利(Hexcel)： ① AS 系列：AS4，AS4C，AS4D， AS7 等; ② IM 系列：IM2A,IM2C、IM6、IM7、IM8、IM9、IM10 等。