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碳纖維復合材料在風(fēng)機葉片上的應用
隨著(zhù)風(fēng)力發(fā)電設備的大型化,要求減輕設備負荷,為此要求采用適應于大型葉片輕量化和高剛性化的CFS,為此除已大量采用的大絲束PAN基體CF外,公司已正式生產(chǎn)銷(xiāo)售高性能CF制的風(fēng)電大型圓柱翼根,代替以往的螺旋槳,通過(guò)在螺旋圓柱翼上所安裝的螺旋狀葉片,可使風(fēng)車(chē)高效捕風(fēng)并旋轉,即使弱風(fēng)也能發(fā)揮較高的發(fā)電穩定性,而且噪音等級極低。
德國拜耳材料科學(xué)公司現正著(zhù)手建設世界最大的多層碳納米管(MWCNT)的生產(chǎn)裝置,規模為200T/A,商品名為“BAYTUBES”,其純度超過(guò)95%,而且可以穩定再現。用它增強的塑料或金屬鋁,力學(xué)強度高,與以往的材料相比,密度是鋼鐵的1/3而強度相當,質(zhì)量卻只有鋼的50%,因此可改善能效和CO2排放量的平衡,在某些領(lǐng)域取代鋼、鈦等特種金屬及CFRP。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,若在大型CF與玻璃纖維增強的環(huán)氧樹(shù)脂葉片中加入上述MWCNT,則與未加入CNT的材料相比,達到同樣的強度時(shí),質(zhì)量減輕30%,抗沖擊強度提高10%~30%,耐疲勞性也提高50%~200%,耐久性好,可延長(cháng)葉片的壽命。為此,該公司正與加拿大阿爾基安公司、德國PEAK及ZOZ公司協(xié)作來(lái)開(kāi)拓各方面的市場(chǎng),包括CNT增強鋁的高性能材料、體育用品等,預期10年內的銷(xiāo)售額目標為20億美元。
據報道,2005~2008年全球CF風(fēng)電葉片的平均增長(cháng)率為11808.6MW/A,相當于每年增設5,904座2MW風(fēng)機。若2KW風(fēng)電機組每片葉片以12T計,需玻纖6T,CF占10%,則每片葉片的CF用量為0.6T,每座風(fēng)機需1.8TCF,則年均需求量估計為10,627T。目前瑞典復合材料研究所及OXCONAB公司開(kāi)發(fā)了能將12K~48KCF展開(kāi)成超?。?8~80G/M2)的扁帶,再經(jīng)緯紗方式編織成織物,它極適用于單向交叉鋪層,經(jīng)測試其CFRP性能與采用1K~6KCF相同。為此,這種技術(shù)的開(kāi)發(fā)無(wú)疑有助于大絲束CF的擴大應用。正是由于其市場(chǎng)的不斷擴大,ZOLTEK的產(chǎn)能計劃由2008年的13000T/A擴大至2010年的15,500T/A。德國SGL集團的大絲束PAN-CF也將從2008年的7400T/A,擴大到2010年的14000T/A。由于我國風(fēng)電的需求量很大,許多國際知名企業(yè)如VESTAS、REPOWER、GAMESA、EHN、SUZULON、NORDEX、GE及LM等,都相繼登陸中國,這將大大提升我國風(fēng)電的技術(shù)水平,但同時(shí)又將加劇企業(yè)間的競爭.