風電葉片用夾芯材料的現狀和發展趨勢

    (2)PU泡沫

    PU泡沫力學性能表現一般，但發泡成型和機械加工簡單，市場供應量充足，價格便宜。所以可用在荷載較小情況下的夾層層板中， 或用于構件的加強筋或加勁肋。
    (3)PEI泡沫
    PEI泡沫具有很高的使用溫度和良好的防火性能，盡管價位相對較高，但是這種泡沫可以在有結構要求，高溫情況下，具有防火要求的部件使用。其使用溫度在-194度~+180度之間。由于能滿足嚴格的防火阻燃要求，適合在冰機和列車內使用，如Airex的R82系列。
    (4)SAN泡沫
    SAN泡沫的性能和線性PVC泡沫相似，具有良好的延伸率和韌性，適合用于抗沖擊要求高的部位。SAN泡沫能夠熱成形，可以方便的構筑結構的曲面。熱穩定型的SAN泡沫也能和低溫固化預浸料共同使用，常見的SAN泡沫產品的是Gurit公司的CoreCell系列泡沫。
    (5)PMI泡沫
    PMI泡沫的相對強度和剛度比前面提到泡沫高，能夠適用高溫固化的樹脂和預浸料。PMI泡沫在適當的高溫處理以后，能承受190度的固化工藝對泡沫的尺寸穩定性的要求，在航空領域中得到了廣泛的應用。市場上的PMI泡沫主要是德國德固賽公司生產的ROHACLL系列泡沫。
   (6)PET泡沫
    PET泡沫的綜合力學性能不及PVC泡沫，但比PVC更環保，生產過程不會產生溫室氣體，且成本低于PVC泡沫。Airex公司于2005年第一個向市場推出了PET結構夾芯材料，有T90和T91兩個系列產品，T90具有突出的FST(阻燃、低煙、無毒)性能，T91耐高溫性能好，能承受140度的成型溫度。
2.2  蜂窩
    蜂窩夾芯材料有玻璃布蜂窩、NOMEX蜂窩、棉布蜂窩、鋁蜂窩等。峰窩夾層結構的強度高，剛性好，但蜂窩為開孔結構，與上下面板的粘接面積小，粘接效果一般沒有泡沫好。
2.3  輕木
    輕木芯芯材料是一種天然產品，市場常見的輕木夾芯為Baltek公司的SB系列balsa木。balsa木主要產自南美洲的種植園，由于氣侯原因，balsa木在當地生長速特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強度和韌性，特別適合用于復合材料夾層結構。
3  夾芯材料在風電葉片上的應用
    夾芯材料是風電葉片的關鍵材料之一，為增加結構剛度，防止局部失穩，提高整個葉片的抗載荷能力，在葉片的前緣、后緣以及剪切勒等部位，一般都會采用夾層結構，如下圖所示。
   
    目前，用于風電葉片的主流夾芯材料為交聯PVC泡沫和balsa輕木。典型的設計方案是，把強度較高的balsa木(密度為150kg/m3)用于承受載荷較大的靠近葉根的部位，交聯PVC泡沫(密度為60kg/m3)用于承載較小的靠近葉尖的部位，從葉根向葉尖方向，夾芯材料的厚度逐漸減小。也有個別葉片廠家只使用balsa木或PVC泡沫。
3.1  葉片用PVC泡沫
    葉片用PVC泡沫都是閉孔結構，可以防止樹脂被吸入泡沫內部從而增加葉片的重量。由于葉片的前緣、后緣均為殼體，所以在使用前要對泡沫板進行特別的處理，這種處理有兩種方法：熱處理和機械處理。熱處理即利用泡沫在一定溫度可以變軟的特性，在使用前將泡沫加熱到特定的溫度，配以適當的工裝將泡沫塑造成和葉片對應位置相一致的曲面，然后再鋪放在葉處上。機械處理即對泡沫進行單面切割，將一塊泡沫分割成許多小塊，未切割的面用玻璃纖維織物粘貼以保證小塊不散落。熱處理操作復雜，對不同的曲面形狀要求使用不同的工裝，其優點在于未經切割、沒有溝槽，不會吸收多余的樹脂；機械處理需要專門的機器進行切割，通用性好，生產效率高，對任何部位都可使用一種規格的切割方法，但其溝槽內將會充滿樹脂，帶來葉片重量的增加。目前常用的是機械處理法。
    PVC泡沫的性能穩定，質地均勻，同一牌號的泡沫其力學性能與密度基本成線性關系。但其強度重量比不及balsa輕木，所以多用于載荷較小的靠近葉尖部分。