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碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用风力发电机叶片是风力发电机的重要组成部分，主要用于将风能转化为机械能。
传统的风力发电机叶片通常由玻璃钢材料制成，然而，随着碳纤维复合材料的发展，越来越多的风力发电机叶片开始采用碳纤维复合材料制造。
碳纤维复合材料具有轻质化、高强度、高刚度等优点，使得其在风力发电机叶片中具有广泛的应用前景。
首先，碳纤维复合材料具有轻质化的优点。
相对于传统的金属材料，碳纤维材料的密度较低，可以实现材料的轻量化设计。
在风力发电机叶片中，轻质化的材料可以减小自重，提高转动效率，提高整个风力发电机的发电效率。
其次，碳纤维复合材料具有高强度和高刚度的优点。
碳纤维具有高强度和高模量的特性，使得碳纤维复合材料具有出色的抗拉、抗压和抗弯能力。
风力发电机叶片在运转过程中需要承受巨大的动力负荷，碳纤维复合材料可以有效地抵抗这些负荷，提高叶片的结构强度，降低材料疲劳和断裂的风险。
此外，碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
风力发电机通常被安装在海洋或者高海拔地区，受到气候和环境的影响较大。
传统的金属材料容易受到氧化、腐蚀等不良因素的影响，导致材料的寿命缩短。
而碳纤维复合材料具有耐腐蚀性能，能够有效地抵御海洋环境的侵蚀，提高叶片的使用寿命。
另外，碳纤维复合材料还具有优良的疲劳性能。
风力发电机叶片在运转过程中需要不断地承受风力的冲击和振动，对材料的疲劳性能要求较高。
而碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性能，能够有效地抵抗风力的冲击和振动，提高叶片的使用寿命。
最后，碳纤维复合材料在制造过程中具有良好的可塑性和可成型性。
碳纤维复合材料可以根据不同的设计要求进行定制，灵活度高，可以满足不同尺寸和形状的风力发电机叶片的需求。
综上所述，碳纤维复合材料在风力发电机叶片中具有轻质化、高强度、高刚度、耐腐蚀性能优良，并且具有良好的疲劳性能等优点，可以提高风力发电机叶片的性能和使用寿命。
随着碳纤维复合材料制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维复合材料在风力发电机领域的应用前景将更加广阔。
复合材料在风能利用中的应用研究在当今全球能源转型的大背景下，风能作为一种清洁、可再生的能源，正受到越来越广泛的关注和应用。
而复合材料在风能利用领域的出色表现，为提高风能的利用效率和可靠性发挥了关键作用。
复合材料具有一系列优异的性能，使其成为风能领域的理想选择。
首先，它们具有出色的强度重量比。
这意味着在保证结构强度的同时，可以大大减轻部件的重量，从而降低了整个风力发电系统的成本和负荷。
其次，复合材料具有良好的耐腐蚀性。
风力发电设备通常暴露在恶劣的环境中，如海洋环境中的盐雾、内陆地区的风沙等，复合材料能够有效抵抗这些侵蚀，延长设备的使用寿命。
此外，复合材料还具备良好的可设计性，可以根据不同的需求和工况，定制出具有特定性能的部件。
在风力发电系统中，叶片是关键的部件之一，而复合材料在叶片制造中占据着主导地位。
传统的叶片材料如木材和金属，在强度、重量和耐久性方面逐渐无法满足现代风力发电的需求。
相比之下，复合材料制成的叶片具有更长的长度和更复杂的形状，能够捕获更多的风能。
目前，主流的叶片材料通常是玻璃纤维增强复合材料（GFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）。
GFRP 具有成本较低、性能可靠的优点，广泛应用于中大型风力发电机叶片。
而 CFRP 虽然成本较高，但其强度和刚度更高，在一些大型和超大型风力发电机叶片中逐渐得到应用，以进一步提高叶片的性能。
除了叶片，复合材料在风力发电的塔筒中也有重要应用。
塔筒需要承受巨大的风力和自身的重量，同时要保证长期的稳定性和安全性。
采用复合材料制造的塔筒，不仅可以减轻重量，便于运输和安装，还能提高塔筒的抗疲劳性能和耐腐蚀性。
此外，复合材料在机舱罩、轮毂等部件中也发挥着重要作用，为整个风力发电系统提供了可靠的结构支持。
然而，复合材料在风能利用中的应用也并非一帆风顺。
一方面，复合材料的成本相对较高，尤其是高性能的碳纤维复合材料，这在一定程度上限制了其更广泛的应用。
另一方面，复合材料的回收和再利用技术仍有待进一步完善。
多轴向经编复合材料在风电叶片制造中的应用摘要：风力作为我们国家非常重要的能源之一，一直以来为我们的国家发展贡献了很多力量，尤其我们国家目前大力发展清洁能源，风力发电越发引起人们的重视，那么如何快速地推动风电叶片制造，成为了我们国家发展风力发电行业的重中之重，多轴向经编复合材料便给我们国家风力发电行业，尤其是风力发电叶片的制造提高了一个新的思路。
关键词：风能；风力发电；叶片制造研发；多轴向经编复合材料一、风力发电市场前景一直以来传统的火力发电的模式一直我国主要的发电方式。
并且我们国家地大物博，煤炭保有量，天然气保有量等都较多，可以支撑起我们国家的火力发电事业。
但是长期以来的火力发电，严重影响着我们国家的生态环境。
我们国家大片的树林被砍伐，一片片青山，成为平地，泥石流，雾霾，沙尘暴，臭氧层被破坏等等各种自然灾害，让我们了解到火机发电的弊端。
那就是对生态的破坏几乎是毁灭性的，严重影响了我国居民的身心健康。
在这样的大背景下，我国政府开始大力发现新型能源，同时也大力开发风力发电。
对于风力发电我们国家出台了各种扶持政策，对于表现较好的企业会给与扶持资金，这样的政策扶持和资金支持，将营造一个良好的风力发电的成长环境，所以就此而言，风力发电可谓是前景无限。
我国优越的地理环境也为风力发电提供了更多的可能，我们可以在不同的位置选择最适合的发电场所，满足人民用电的需求。
二、多轴向经编复合材料的优势2.1使用多轴向经编复合材料，可以减轻叶片重量目前我们国家的风力发电机的叶片普遍使用的都是金属材质，所以导致了叶片的重量很大，增加了叶片的运输难度，同时也不利于叶片的安装和使用，但是使用多轴向经编复合材料，可以很显著的减轻叶片的重量，更加有利于安装，同时也大大节约了人力成本，并且对于叶片的正常使用没有任何影响。
2.2使用多轴向经编复合材料，可以显著提高发电效率使用多轴向经编复合材料，有效的减轻了叶片的重量，这样可以让我们在进行叶片的设计过程中，将更多的精力应用到叶片的结构中，从而可以更加显著的捕捉风能，并且使用多轴向经编复合材料，减轻质量以后，风力的推动也可以使使叶片转动的圈数大大的增加，从而提高了电能的产出，节约了大量的风能。
摘要本文简述了风机叶片用复合材料中不同纤维增强复合材料的优缺点，以及未来增强体和基体应用的发展趋势，同时总结了CNAS认可的风机叶片以及叶片中材料性能检测的认可现状。
认为碳纤维和玻璃纤维的混杂纤维、高性能纤维等增强体，以及聚氨酯树脂、热塑性树脂或可回收树脂等基体是未来风机叶片用复合材料的研究方向；同时通过总结分析风机叶片检测实验室在认可过程中的常见问题，为后续相关实验室认可提供了关注点。
风能是可再生的清洁能源，风力发电作为一种优质的发电方式，能够有效改善电力行业对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，对于生态环境保护和适应时代发展具有重要的意义。
风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
根据国家能源局的统计数据显示，截止到2023年7月底我国风电装机容量约3.9亿kW，同比增长14.3%。
随着风机单机容量的不断扩大，风机叶片的长度也要求不断增加。
风力机叶片作为风能发电机中的核心部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常运行的重要因素。
叶片在工作中要承受多种外部环境的影响，因此要求叶片材质具有良好的强度、刚度和韧性以及抗风沙、抗冲击、耐腐蚀等性能。
目前，纤维增强复合材料在风力机叶片上得到了广泛的应用，其质量轻、强度高、耐久性好，已成为大型风力发电机叶片的首选材料。
1玻璃钢复合材料玻璃纤维增强热固性树脂复合材料，俗称玻璃钢，是一种以玻璃纤维或其制品为增强体，以热固性树脂为基体，并通过一定的成型工艺复合成的材料。
玻璃钢具有成本低、强度高、重量轻、耐腐蚀、易加工等特点，被广泛应用于风力发电机叶片的制造。
常见的玻璃纤维分为E型和S型，E型玻璃纤维也称无碱玻璃纤维，是一种硼硅酸盐玻璃，因其良好的电气绝缘性和机械性能，被大量用于生产玻璃钢。
S型玻璃纤维是一种特制的抗拉强度极高的硅酸铝-镁玻璃纤维，它的模量比E型玻璃纤维材料高出了18%；它的纤维拉伸强度为4600MPa，比E型玻璃纤维的3450MPa 增加了33%。
风电叶片复合材料专利发展态势分析风电叶片是风力发电机组中的核心部件之一，其性能直接影响着风力发电机组的发电效率和可靠性。
传统的风电叶片多采用金属材料制造，但随着复合材料技术的快速发展，越来越多的风电叶片开始采用复合材料制造，以提高叶片的轻量化、强度和耐久性等性能。
复合材料由两个或两个以上不同性质的材料组成，具有优异的物理、力学和化学性能，在航空航天、汽车、建筑和能源等领域得到广泛应用。
在风电叶片领域，复合材料的应用可以有效降低叶片的重量，提高叶片的刚度和强度，同时具有较好的耐腐蚀和抗疲劳性能，适应了风电叶片的特殊工作环境。
1.专利数量分析：通过统计风电叶片复合材料相关专利的数量，可以了解该技术的发展速度和趋势。
可以通过专利数据库进行检索，获取一定的时间段内风电叶片复合材料专利的数量情况，并分析其发展趋势。
若专利数量逐年递增，则表明该技术受到了广泛的关注和研究。
2.专利技术领域分析：风电叶片复合材料涉及多个技术领域，如材料研发、加工工艺、结构设计等。
通过分析专利的技术领域分布，可以了解到风电叶片复合材料研究的热点和重点所在，同时也可以看出不同领域之间的技术交叉和融合情况。
3.专利申请人分析：专利申请人的分析可以了解到不同公司、科研机构和个人在风电叶片复合材料领域的技术积累和创新能力。
通过分析专利申请人的数量和类型，可以判断相关企业和机构在该领域的发展优势和竞争态势。
5.国际比较分析：将国内外的风电叶片复合材料专利进行对比分析，可以了解到不同国家和地区在该领域的技术水平和发展趋势。
通过对国际专利的比较，可以为国内相关企业和机构提供技术参考和指导，促进技术创新和产业升级。
通过以上几个方面的分析，可以全面了解风电叶片复合材料专利的发展态势，为相关企业、机构和研究人员提供技术参考和决策支持，推动风电叶片复合材料技术的进一步发展和应用。
风机叶片回收行业展望摘要：当前，我国大部分的废弃风机叶片采用垃圾填埋法和燃烧法，其高价值的回收和再生技术很少.。
通過对现有回收处理的方法、原理和优劣进行了详细的阐述，并对其今后的发展趋势进行了展望，希望能使其达到经济、环保的目的.。
关键词：风机叶片；复合纤维；回收再利用；前景分析复合纤维材料由于优异的力学性能和轻质量，是最理想的叶片材质.。
风力发电的叶片为一种薄壳构造，由根部、外壳、加强筋或横梁构成，复合纤维材料约占整体重量的90%，资料显示，2019年中国风机叶片行业复合纤维材料用量超過2万吨，有专家预测全球CFRP风机叶片废弃物到2034年将达到22.5万吨以上.。
复合纤维材料由于化学性质比较复杂，回收难度很大，此外，玻璃纤维的价值低，大众对此关注度不高.。
但是，生产复合纤维材料产生的二氧化碳比生产一般材料如钢铁产生的二氧化碳多，能耗和费用都较高，以及某些国家开始征收垃圾填埋税，这意味着采用恰当的方式回收再利用废风机叶片是非常必要的.。
一、废旧风机叶片市场规模截至2021年年底，我国风电并网装机容量达到3.28亿千瓦，稳居全球第一.。
据了解，风力发电叶片的产量将以每年两倍的速度递增.。
预计到2025年，复合材料的固体废弃物将累积到19984吨；到2030年，风力发电用复合材料的产量将达到302880吨，而固体废弃物的排放量将达到715664吨.。
大量的风机叶片如果没有得到妥善的处置，不但会严重制约风电行业的健康发展，而且会对环境造成很大的影响.。
从1958年玻璃钢团队首次研制出玻璃钢以来，我国的复合材料工业就已经起步.。
经過60多年的发展，我国的复合材料产量已跃居世界首位.。
如果不能将风力发电的叶片分解和回收，将会导致大量的风能叶片“躺平”，占据更多的土地，从而阻碍风力发电行业的健康发展，从而影响到整个国家的能源结构和战略规划.。
此外，用于风能发电的复合材料还包括风能叶片和机舱盖.。
从资源的综合利用角度看，交联后的树脂具有较高的稳定性，玻璃纤维是一种硅氧烷类无机矿物.。
国内外风电叶片技术现状与发展一、叶片朝大型化、轻量化、高效率方向发展二、可选择的复合材料原材料品种多样1、叶片用树脂基体1）不饱和聚酯树脂工艺性良好，价格低，在中小型叶片的生产中占有绝对优势，但固化时收缩率大，放热剧烈，成型时有一定的气味和毒性。
2）环氧树脂具有良好的力学性能，耐化学腐蚀性能和尺寸稳定性，是目前大型风电叶片的首选树脂，缺点是成本较高。
3）乙烯基树脂性能介于二者之间，目前在大型叶片中应用较少，随着各厂家对成本的要求越来越高，乙烯基树脂可能会进入兆瓦级叶片的选材。
2、叶片用增强材料3、碳纤维材料在大型叶片中具有较好的应用前景采用碳纤维，可增加叶片临界长度，提高叶片刚度，减轻叶片重量。
研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻璃纤维的轻约30％，以目前的成本估算，成本增加可控制在3 0％以内。
4、碳纤维在叶片中应用的主要部位碳纤维在风电叶片中应用实例公司产品技术状态Gamesa GAMESA在其直径为87米、90米叶轮的叶片制造中包含了碳纤维。
LM 61.5米叶片采用了玻纤／碳纤维混杂复合材料结构，在横梁和翼缘等要求较高的部位使用碳纤维作为增强材料，单片叶片质量达17.7 t。
Vestas VESTAS V-90型风力机3.0MW叶片长44m，其样品试验采用了碳纤维制造。
Vestas为V903.OMW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤维，叶片自重只有6t，与V802MW,39m叶片自重一样。
GE 7MW GE公司的7MW机组研发，将使用碳纤维NEG Micon 40m叶片40米的叶片中采用了碳纤维增强环氧树脂Nordex Rotor 44m叶片56m叶片44 m长CFRP叶片质量为9.6t, 可用于2．5 MW的风电机组。
此外，还开发了56 m长的CFRP叶片，他们认为叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的制作成本并不比玻纤的高。
Repower 5MW叶片转轮直径126米，该叶片由碳纤和玻纤混杂而成，单个叶片重量达18吨，可用于海上及陆地使用。
碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展_图文随着全球对清洁能源的需求不断增长，风能作为一种可再生能源正得到越来越多的重视。
在风能转化过程中，风电叶片作为关键部件，对于风能的捕捉和转换起到了至关重要的作用。
因此，提高风电叶片的性能和寿命，成为了风能行业发展的关键问题。
碳纤维及复合材料作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的材料，在风电叶片中的应用得到了广泛关注和研究。
碳纤维及复合材料具有很多优点。
首先，它们的重量轻，比传统的金属材料如钢铁要轻很多。
这使得风电叶片更加轻巧，可以更高效地转动，捕捉更多的风能。
其次，碳纤维及复合材料具有较高的强度和刚度，能够承受高风速和复杂的工况要求。
此外，碳纤维及复合材料还具有耐腐蚀性能和良好的疲劳寿命，可以延长风电叶片的使用寿命。
因此，将碳纤维及复合材料应用于风电叶片中，能够提高叶片的性能和可靠性，降低维护成本，推动风能行业的发展。
目前，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用已经取得了一些成果。
首先，碳纤维及复合材料的比强度和比刚度优于传统的玻璃纤维及复合材料，因此可以减少材料的使用量，降低制造成本。
另外，将碳纤维及复合材料应用于叶片的表面涂层处理，可以提高叶片的抗风沙、抗紫外线和减少水分腐蚀等性能，延长叶片的使用寿命。
此外，通过使用碳纤维及复合材料制造更大尺寸的风电叶片，可以提高风能的捕捉效率。
然而，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用还面临一些挑战。
首先，碳纤维及复合材料的制造技术和成本仍然较高，需要进一步的研发和完善。
其次，风电叶片在使用过程中会受到高风速和复杂工况的影响，对材料的疲劳和耐久性也有更高的要求。
因此，需要深入研究碳纤维及复合材料的疲劳性能和寿命预测，以确保叶片的安全和可靠性。
综上所述，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用具有广阔的前景。
通过不断的研究和发展，可以进一步提高碳纤维及复合材料的制造工艺和性能，降低制造成本，延长叶片的使用寿命，为风能行业的可持续发展做出更大的贡献。
复合材料在航空发动机叶片中的应用研究1. 引言航空发动机作为现代飞机的核心部件，对性能要求极高。
随着科技的不断进步，传统的金属材料在满足要求方面越来越受限制。
复合材料因其轻质、高强度和抗腐蚀等特性，成为航空发动机叶片的理想材料。
2. 复合材料的基本特性复合材料是由两种或多种不同类型的材料（如纤维增强塑料）组成的复合结构。
它由纤维增强物和基体材料组成，通过增强物的力学性能提高整体材料的强度和刚度。
3. 复合材料在航空发动机叶片中的应用3.1 轻量化设计复合材料具有很高的强度和刚度，比重较轻，使得航空发动机的叶片实现了更轻量化的设计。
相比传统金属材料，使用复合材料制造叶片可以降低重量，提高飞机的整体性能，包括燃油效率和航程。
3.2 抗腐蚀性能航空发动机叶片在恶劣环境下工作，常受到高温、高压和化学腐蚀等影响。
复合材料具有良好的抗腐蚀性能，能够抵抗氧化、酸碱和热腐蚀等。
这使得使用复合材料制造的叶片能够更好地适应航空发动机工作环境的要求。
3.3 强度与刚度提升通过使用纤维增强复合材料，航空发动机叶片的强度和刚度可以得到显著提升。
纤维增强材料具有高拉伸和弯曲强度，可以在高速转动和叶片受力时保持结构的完整性。
这使得航空发动机叶片能够承受更大的载荷，提高工作效率。
4. 复合材料在航空发动机叶片中的挑战4.1 制造难度复合材料的制造比传统金属材料更加复杂。
需要考虑纤维预浸料的处理、层压工艺和固化等多个制造工序。
这对制造工艺和工人的技术要求更高，增加了生产成本和制造周期。
4.2 高温性能航空发动机工作温度极高，复合材料在高温下会出现热稳定性问题。
材料的稳定性会受到影响，容易发生劣化和失效，甚至熔化。
因此，需要通过合理的材料选择和改进设计来解决高温性能问题。
5. 复合材料在航空发动机叶片中的未来发展5.1 材料性能改进为克服复合材料在高温条件下的局限性，需要进一步改进复合材料的热稳定性和耐高温性能。
研发新的增强纤维和基体材料，以及改进制造工艺，可以提高材料的高温性能。
风力发电复合材料叶片制作方法一、引言随着全球能源危机的日益加剧，绿色能源得到了越来越多的关注和重视。
风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正在逐渐成为解决能源问题的重要手段。
而风力发电机组中最重要的部件之一——叶片，其制作材料和工艺对于风力发电机组的性能和寿命有着至关重要的影响。
本文将介绍一种采用复合材料制作风力发电叶片的方法。
二、复合材料复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料组成，并在其中一个或几个方向上按规定方式排列、粘结或缠绕制成具有新性质的材料。
常见的复合材料有玻璃钢、碳纤维增强塑料等。
三、叶片结构风力发电叶片通常由根部、前缘、后缘和尖端四个部分组成。
其中，前缘是叶片面对风方向时首先遇到风流动的位置，后缘则是离开风流动最后一个位置。
四、制作方法1. 材料准备采用碳纤维增强塑料作为主要材料，需要准备碳纤维布、环氧树脂、硬化剂等。
2. 前缘制作将碳纤维布按照叶片前缘的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
3. 后缘制作将碳纤维布按照叶片后缘的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
4. 根部制作将碳纤维布按照叶片根部的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
5. 叶片组装将前缘、后缘和根部三个部分进行组装，并进行精修和打磨。
五、优点与传统金属材料相比，采用复合材料制作风力发电叶片有以下优点：1. 重量轻：复合材料密度小，重量轻。
2. 强度高：复合材料强度高，耐久性好。
3. 耐腐蚀：复合材料不易受到腐蚀。
4. 制作灵活：复合材料可以根据需要制作成各种形状和尺寸的叶片。
六、结论采用复合材料制作风力发电叶片是一种具有广泛应用前景的制作方法。
其优点在于重量轻、强度高、耐久性好和制作灵活等方面。
随着技术的不断发展和完善，相信将来会有更多的创新和进步。
纤维增强树脂复合材料在风力发电叶片上的应用[摘要] 风力发电叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能。
随着风力发电容量的增大，风力发电叶片的尺寸越来越大，传统材料的叶片已很难满足其使用性能要求，具有轻质、高比强度、高比模量的纤维增强树脂基复合材料在风电叶片上应用越来越广泛。
目前，几乎所有的商业级叶片均采用复合材料为主体制造，风电叶片已成为复合材料的重要应用领域之一。
[关键词] 风力发电叶片比强度比模量纤维增强树脂基复合材料清洁能源一直是人们普遍关心的问题，风力发电则是重要的清洁能源之一，越来越受到世界各国的关注。
美国风能协会报导世界风力发电能力在不断提高。
随着风力发电容量的增大，风力发电叶片的尺寸越来越大，对风力发电叶片制造材料提出的要求也就越来越高。
因此世界各国都在积极研究和探索复合材料风力发电叶片。
一、风力发电机叶片制造材料风力发电追求的目标就是：进一步提高发电效率，来获得更大的风能。
而捕风能力的提高与风电叶片的形状、长度和面积有着密切的关系，叶片尺寸的大小则主要依赖于制造叶片的材料。
风电叶片制造材料越轻、强度及刚度越高，其抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，其捕风能力也就越强。
因此，国内外风力发电叶片多采用轻质高强、耐久性好的复合材料制造。
风电叶片复合材料一般是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与 e一玻璃纤维、 s 一玻璃纤维、碳纤维等增强材料复合而成。
由于玻璃纤维的价格仅为碳纤维价格的 1/10 左右，并且玻璃纤维增强复合材料叶片因为其质量轻、比强度高、可设计性强、价格比较便宜等因素，所以目前大、中型风电叶片复合材料采用的增强材料主要还是玻璃纤维（e一玻璃纤维和 s—玻璃纤维）。
然而，随着风力发电技术的迅猛发展，出现了超大型叶片，叶片长度不断增加，风电叶片长度增加就将增加叶片的质量。
叶片对增强材料的强度和刚度等性能提出了更高的要求，单纯的玻璃纤维增强复合材料叶片往往不能满足其使用性能要求。
复合材料在风力发电机叶片中的应用要】本文概述了全球风电市场的现状，复合材料在风力发电机叶片制造中的应用。
关键词】复合材料；风力发电机；叶片引言随着世界性能源危机的日益加剧和公众对于改善生态环境的呼声不断高涨，风力发电作为一种清洁的可再生能源在全球范围内迅猛发展。
各国都加快了对风力发电机组的研发，不断推出新的材料和技术。
目前国内的主流风机是1500kw，正在开发2000kw、3000 kw、5000kw的风机。
随着风力发电机装机容量的增加和叶片长度的增大，对叶片的制造技术和材料提出了更高的要求。
不断发展的技术和市场开发使得风力发电从复合材料的边缘应用变成全球复合材料最广泛的应用之一。
风力发电机叶片是风力发电的核心技术，由于对叶片的外形、精度、表面粗糙度、强度和刚度的要求很高，使得叶片技术成为制约风力发电快速发展的瓶颈。
旺盛的市场需求促进了风电叶片材料的研发和应用。
1、叶片主要原材料风力发电机叶片的应用材料已经由木质、帆布等发展为复合材料。
复合材料是以某种材料为基体，另一种材料为增强体组成的材料。
在性能上各种材料取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，可以满足各种不同的要求。
合理选择基体和增强体的材料，并充分考虑两者之间的相互作用是风力发电机叶片选择材料的关键。
当前，我国风机叶片的主要原材料是树脂和增强材料。
1.1树脂不饱和聚酯树脂具有工艺性良好、价格低廉等优点，在中小型风机叶片的生产中占有绝对优势，但它也存在固化时收缩率大、放热剧烈和成型时会有一定的气味和毒性等缺点。
环氧树脂具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和尺寸稳定性，是目前大型风电叶片的首要选择，但它的成本较高，阻碍了它的广泛应用。
乙烯基树脂的性能介于两种树脂之间，目前在大型风电叶片中的应用较少，但随着生产厂家对成本的要求越来越高，乙烯基树脂可能会成为兆瓦级风电叶片的材料。
1.2叶片用增强材料（1）玻璃纤维玻璃纤维是一种性能优越的无机非金属材料，它具有很好的柔软性、绝缘性和保温性且强度高，是复合材料中常用的一种增强材料，和树脂组成复合材料后可以成为良好的结构用材。
复合材料在风机叶片上的应用与展望摘要：本文综述了风力发电的发展现状以及复合材料在风机叶片上的应用，介绍了结构设计，最后展望了风机叶片的发展趋势。
1 引言能源是经济社会发展的重要物质基础。
风，作为可再生能源，取之不尽，用之不竭，与石油、天然气发电相比，风能不受价格的影响，石油、天然气最终会杜竭，而风能不会。
与煤相比，风能没有污染，不仅如此，风能发电可以减排二氧化碳等有害物。
据资料报导，平均每装一台单机容量为1MW的风能发电机，每年可以减排2000t二氧化碳，l0t二氧化硫，6t二氧化氮。
因此，世界各国十分关注未来是否能有足够的能源？如何使用能源而又不影响气候？由于风电能源具有建设时间短，并可提供安全、清洁和经济的电力等优点，因此风力发电在全世界发展很快。
2 风力发电的发展现状随着现代风电技术的发展与日趋成熟，风力发电机组的技术向着增大单机容量、减轻单位千瓦重量、提高转换效率的方向发展。
上世纪末，风电机组主力机型是750kW。
到2002年前后，主力机型已经达到1.5MW以上。
1997年兆瓦级机组占当年世界新增风电装机容量的9.7%，而2001年和2003年分别占到52.3%和71.4%。
海上风电场的建设要求单机容量更大的机组，欧洲已批量安装3.6MW机组，5MW机组也已安装运行。
我国可开发利用的风能资源有10亿kW，其中陆地2.5亿kW，现在仅开发了不到0.2%，近海地区有7.5亿kW，风能资源十分丰富。
风能资源丰富的地区主要分布在“三北”（东北、西北、华北）地区及东南沿海地区。
三北地区可开发利用的风力资源有2亿kW，占全国陆地可开发利用风能的79％。
根据风力发电中长期发展规划，到2005年全国风电总装机容量为100万kW，2010年400万kW,2015年1000万kW，2020年2000万kW。
2020年以后石化燃料资源减少，火电成本增加，风电具备市场竞争能力，发展更快。
2030年后水能资源基本开发完毕，海上风电将进入大规模开发期。
我国在风力机复合材料叶片设计与制造技术方面与国外有一定的差距。
为使复合材料叶片能国产化，政府有关部门很重视叶片的研发，把叶片列入攻关项目予以支持。
所研发的200~750kW系列风力机复合材料叶片已形成批量生产，兆瓦级风力机正在开发中，尚不具备规模化生产能力。
3 复合材料在风机叶片上的应用复合材料在风力发电中的应用主要是转子叶片、机舱罩和整流罩的制造。
相对而言，机舱罩和整流罩的技术门槛较低，生产开发难度较小。
而风力发电机转子叶片则是风力发电机组的关键部件之一，其设计、材料和工艺决定风力发电装置的性能和功率。
在风力发电机兴起100多年的历史里，叶片材料经历了木制叶片、布蒙皮叶片、铝合金叶片等。
随着联网型风力发电机的出现，风力发电进入高速发展时期，传统材料的叶片在日益大型化的风力发电机上使用时某些性能已达不到要求，于是具有高比强度的复合材料叶片发展起来。
现在，几乎所有的商业级叶片均采用复合材料为主体制造，风电叶片已成为复合材料的重要应用领域之一。
采用复合材料叶片主要有以下优点：①轻质高强、刚度好。
众所周知复合材料性能具有可设计性，可根据叶片受力特点设计强度与刚度，从而减轻叶片重量；②叶片设计寿命按20年计，则其要经受10(8次方)周次以上的疲劳交变，因此材料的疲劳性能要好。
复合材料缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能好，疲劳强度高；③风力机安装在户外，近年来又大力发展海上风电场，要受到酸、碱、水汽等各种气候环境的影响，复合材料叶片耐候性好，可满足使用要求；④维护方便。
复合材料叶片除了每隔若干年在叶片表面进行涂漆等工作外，一般不需要大的维修。
3.1 材料风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，一般由根部、外壳和加强筋或主梁三部分组成，复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。
目前商品化的大型风力机叶片大多采用玻璃纤维复合材料（GRP）。
长度大于40m的叶片可采用碳／玻混杂复合材料，但由于碳纤维的价格，未能推广应用。
GRP叶片有以下特点：①可根据风力机叶片的受力特点设计强度与刚度。
风力机叶片主要是纵向受力，即气动弯曲和离心力，气动弯曲荷载比离心力大得多，由剪切与扭转产生的剪应力不大。
复合材料由于主要承力组分是纤维，可将纤维主要铺放在叶片的纵向，这样就可减轻叶片的重量；②翼型容易成型，并达到最大气动效率。
为了达到最佳气动效果，叶片具有复杂的气动外形。
在风轮的不同半径处，叶片的弦长、厚度、扭角和翼型都是不同的，如用金属制造十分困难。
GRP叶片可实现批量生产；③叶片使用20年，要经受10（8次方）次以上疲劳交变，因此材料的疲劳性能要好。
GRP疲劳强度较高，缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能较好，是制作叶片的理想材料；④GRP耐腐蚀性好。
风力机安装在户外，近年来又大力发展离岸风电场，风力机安装在海上，风力机组及叶片要受到各种气候环境的影响。
它应具有耐酸、碱、水汽的性能。
树脂基体的选择也很重要。
聚酯树脂价格低廉，成型工艺性好，但性能一般，环氧树脂则刚好相反，性能较优但价格较高且工艺操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之间的乙烯基树脂被一些叶片制造商大量采用。
3.2 复合材料风机叶片的几种制造工艺3.2.1 空腹薄壁填充泡沫结构合模工艺这种结构形式的叶片在国内使用极为普遍，它由玻璃钢壳和泡沫芯材组成，它的成型方法比较简单，主要有两种，一种是预发泡沫芯后整体成型，另一种是先成型两个半壳，粘接后再填充泡沫。
它的特点是抗失稳和抗局部变形能力较强，成型时采用上下对模、螺栓或液压等机械加压成型，对模具的刚度和强度要求高。
这种方法只在小型叶片生产中采用。
大中型叶片宜采用两半壳胶合工艺，采取空腹薄壁结构，成型方式主要有两种，两半壳胶合与真空袋压整体成型。
安装在福建平潭的风电站，由比利时政府资助，HMZ公司生产的4台200kW风力机就采用了空腹薄壁结构叶片。
一般真空袋压成型仅限于较小的叶片。
3.2.2 真空灌注工艺采用真空灌注工艺制备风力发电转子叶片时，首先把增强材料铺覆在涂敷有脱膜剂的模具上，增强材料的外形和铺层数根据叶片设计确定，在先进的现代化工厂，采用专用的铺放机进行铺层，然后用真空辅助浸渗技术注入基体树脂，真空可以保证树脂能很好地充满到增强材料的每一层和模具的每一个角落。
真空灌注工艺适用于大型叶片的生产和大批量的生产，真空灌注工艺被认为效率高、成本低、质量好．因此被很多生产单位所采用。
3.2.3 拉挤工艺在垂直轴风力发电机组中，叶片为鱼骨型不变截面，且不需考虑转子动平衡问题，可采用拉挤工艺生产。
用拉挤成型工艺生产复合材料叶片可实现工业化连续生产，产品无需后期修整，质量一致，无需检测动平衡，成品率95 %，用拉挤成型工艺方法生产复合材料叶片与其他成型工艺方法生产的复合材料叶片相比，成本可降低40%，销售价格降低50%。
拉挤工艺对材料的配方和拉制工艺过程要求非常严格，国际上目前只能拉挤出600~700mm宽的叶片，用于千瓦级风力发电机上。
我国目前已研制成功用于兆瓦级垂直轴风力发电机的叶片，截面尺寸为1400 x 252mm，壁厚6mm，长度为80~120m,属于薄壁中空超大型型材。
3.2.4 缠绕工艺美国生产的WTS-4型风力机叶片即采用了这种方法，单片叶片长度达39m，重13t，其生产过程是完全自动化的。
由计算机控制的缠绕设备非常复杂，它有五种功能，即移动台架、转动芯轴、伸缩工作臂、升降杆臂以及变动缠绕角。
国外大型风机叶片大多采用复合材料D型主梁或O型主梁与复合材料壳体组合的结构形式。
该种结构的大型叶片一般采用分别缠绕成型D型或O型主梁、真空灌注成型壳体．然后靠胶接组合成整体的工艺方法。
3.3 复合材料风机叶片结构设计在复合材料叶片结构设计方面，首先在进行叶片构造设计，而叶片根端连接形式与叶片剖面形式是构造设计的重点。
叶片与轮毅连接，使叶片成悬臂梁形式。
作用在叶片上的载荷通过叶片根端连接传到轮毅上，因此叶根的载荷最大。
叶片上的载荷是通过根部结构的剪切力，挤压力或玻璃钢复合材料与金属的胶结传递到轮毅上的，而玻璃钢复合材料的这些强度均低于其拉弯强度，因而叶片的根部是危险的部位。
设计时应予重视。
大型风电叶片根端形式主要有金属法兰、预埋金属杆、T型螺栓等连接方式。
国内自主开发的大型风电叶片大多采用预埋金属杆根端形式，金属预埋秆与壳体的结合是关键，为确保根端结构的安全可靠．需进行金属杆与玻璃钢复合材料可贴结合强度的模拟实验。
叶片剖面基本上采用蒙皮加主梁的构造形式。
主梁可采用整体箱型梁形式，也可以用双槽钢形式或加强肋结构。
在后缘空腹处，采用夹层结构。
叶片上大部分弯曲载荷都由主梁承担，蒙皮起气动外形作用，并可承担部分载荷。
这种剖面构造可减轻叶片重量，提高叶片的强度与刚度，避免叶片由弯曲产生的局部失稳。
叶片蒙皮通常采用双向织物增强的层板结构，也有采用夹层以提高蒙皮的强度和刚度。
主梁则用单向程度较高的织物增强，以提高强度与刚度。
夹芯材料可采用PVC泡沫。
PVC泡沫有较高的剪切模量，组成的加成结构有良好的刚度特性。
为了加快叶片的生产效率，叶片在生产过程中一般是将整只叶片分为叶片蒙皮、主梁、翻边角、叶根、粘接角、粗纱带等各个部件，其中主梁、翻边角、叶根、粘接角、粗纱带都由专用模具进行制作。
将各个部件制好后，在主模具上进行胶接组装在一起，合模后加压固化后制成一只整体叶片。
其中使用的粘接剂是叶片的重要结构材料，直接关系到叶片的刚度和强度。
粘接剂要求具有较强的强度和良好的韧性，且要有良好的操作工艺性，比如不坍塌性，低温固化等特性。
4复合材料风机叶片的发展趋势随着风机叶片的发展，叶片长度的不断增大，玻璃纤维在某些条件下已经不能完全满足其要求，碳纤维具有优异的性能，虽然其价格非常昂贵，但其制成的复合材料的刚度是玻璃纤维的数倍，而且碳纤维的引入可在很大程度上减轻叶片的重量，从而可整体降低风力发电机组的成本，就可以抵消由于引入碳纤维而带来的过高的成本。
风机叶片的产量逐年增加，需要考虑以后退役叶片的回收处理问题。
目前使用的复合材料风机叶片大多数是采用热固性树脂制造的，废弃的叶片的回收和处理主要通过物理粉碎、化学分解、生物降解等方法，但是难以回收再利用。
我国对废弃物的处理主要采取填埋和焚烧，这种方法更加会破坏土壤，污染环境。
针对这一情况，发展趋势是对叶片的基体材料进行改进，如采用生物质材料，采用木材与树脂复合，通过积层制作叶片。
这种方法减少了树脂的用量，但是还是使用热固性树脂。
最根本的方法是发展可回收利用的热塑性复合材料风机叶片。
据称，这种叶片退役后，每套叶片回收的材料平均可达到19t，这是一个史无前例的数据。
但在更大尺寸叶片的制造上，这种热塑性树脂目前的性能可能还不理想，尚需要时间验证。
