碳纤维复(fu)合材料应用于(yu)风机叶片上(shang)
随着风力发电设备的大型化，要求减轻设备负荷，为此要求采用适应于大型叶片轻量化和高刚性化的CF，为此除已大量采用的大丝束PANCF外，日铁复合材料公司已正式生产销售高性能沥青CF制的风电大型圆柱翼根，代替以往的螺旋桨，通过在螺旋圆柱翼上所安装的螺旋状叶片，可使风车高效捕风并旋转，即使弱风也能发挥较高的发电稳定性，而且噪音等级极低。
德国拜(bai)耳材(cai)(cai)料(liao)科(ke)学公(gong)司(si)现正着手建设(she)世界最大(da)的(de)(de)(de)多层(ceng)碳纳米(mi)管（MWCNT）的(de)(de)(de)生产装(zhuang)置，规(gui)模(mo)为(wei)200 t/a，商(shang)品(pin)名为(wei)“BAYTUBES”，其纯(chun)度(du)超过95 %，而(er)且(qie)可以稳定再现。用它增(zeng)强(qiang)的(de)(de)(de)塑料(liao)或(huo)金(jin)属(shu)铝(lv)，力学强(qiang)度(du)高(gao)，与(yu)以往的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)相比(bi)，密(mi)度(du)是钢铁的(de)(de)(de)1/3而(er)强(qiang)度(du)相当，质量(liang)却只(zhi)有(you)钢的(de)(de)(de)50%，因此(ci)可改善能(neng)(neng)效和CO2排放量(liang)的(de)(de)(de)平衡，在某些领域取代(dai)钢、钛(tai)等特种金(jin)属(shu)及(ji)CFRP。在风力发(fa)电领域，若在大(da)型CF与(yu)玻璃纤维增(zeng)强(qiang)的(de)(de)(de)环氧树脂叶片(pian)中加入(ru)上述MWCNT，则与(yu)未(wei)加入(ru)CNT的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)相比(bi)，达到同样(yang)的(de)(de)(de)强(qiang)度(du)时，质量(liang)减轻(qing)30 %，抗冲击(ji)强(qiang)度(du)提(ti)高(gao)10 %～30 %，耐疲劳性也提(ti)高(gao)50 %～200 %，耐久性好，可延长叶片(pian)的(de)(de)(de)寿命(ming)。为(wei)此(ci)，该(gai)公(gong)司(si)正与(yu)加拿大(da)阿(a)尔基安公(gong)司(si)、德国PEAK及(ji)ZOZ公(gong)司(si)协作来开(kai)拓各(ge)方面的(de)(de)(de)市场(chang)，包(bao)括CNT增(zeng)强(qiang)铝(lv)的(de)(de)(de)高(gao)性能(neng)(neng)材(cai)(cai)料(liao)、体育用品(pin)等，预期10年内的(de)(de)(de)销售额目(mu)标为(wei)20 亿美(mei)元(yuan)。
据报道，2005～2008年全球CF风电叶片的平均增长率为11 808.6 MW/a，相当于每年增设5,904座2 MW风机。若2 kW风电机组每片叶片以12 t计，需玻纤6 t，CF占10 %，则每片叶片的CF用量为0.6 t，每座风机需1.8 t CF，则年均需求量估计为10,627 t。目前风电用大丝束CF的提供者为美国ZOLTEK公司，由于瑞典复合材料研究所及OxconAB公司开发了能将12 k～48 k CF展开成超薄（48～80 g/m2）的扁带，再经纬纱方式编织成织物，它极适用于单向交叉铺层，经测试其CFRP性能与采用1 k～6 k CF相同。为此，这种技术的开发无疑有助于大丝束CF的扩大应用。正是由于其市场的不断扩大，ZOLTEK的产能计划由2008年的13 000 t/a扩大至2010年的15,500 t/a。德国SGL集团的大丝束PAN-CF也将从2008年的7,400 t/a，扩大到2010年的14,000 t/a。由于我国风电的需求量很大，许多国际知名企业如Vestas、Repower、Gamesa、EHN、Suzulon、Nordex、GE及LM等，都相继登陆中国，这将大大提升我国风电的技术水平，但同时又将加剧企业间的竞争。
