夾心材料：葉片變革之源（上）

　　夾心材料在復合材料產(chǎn)品中的應用不足為奇，三十多年以來，泡沫、巴沙木及蜂窩芯材已成了船舶外殼及甲板夾層結構中的主要材料。此外，夾心材料還在許多建筑、能源、基礎設施及運輸裝置的零部件中得以應用。然而，在過去的五年內(nèi)，夾心材料在風機葉片制造上的應用迅速增加，而且風機葉片制造行業(yè)也表示夾心材料在各種夾心結構中的應用會達到前所未有的狀態(tài)。風能市場的擴張以及它所表現(xiàn)出來的影響力將改變芯材的制造及在其復合材料結構中的應用。為了滿足風電行業(yè)的高強度，輕質量及低成本要求，作為回應，芯材制造商及裝配商攜手研發(fā)新型夾心材料。

    西門子（Siemens AG）制造的風機葉片（圖片來自德國西門子公司）

　　眾所周知，夾心材料具有非凡的吸引力。不論是何種形狀的芯材，它都具有低密度即低質量比的特點，而且其價格相對而言也很低。在夾層結構中，芯材兩側的對面為增強玻璃纖維或樹脂表層。不論這些表層結構采用的是何種原材料，它們具有比其它任何結構都強，也就是最好的機械性能和硬度。而且，現(xiàn)有的芯材種類非常多，從巴沙木到泡沫再到蜂窩，因此夾心材料就可以提供廣泛的材料密度，幾何形狀，加工工藝，價格及物理性能。
   
　　面臨生產(chǎn)更長、更大、通常也更重、且可多年使用的葉片的重任，風機葉片制造商開始注重產(chǎn)品的質量。在一系列設計及制造風機的循環(huán)過程中，通過對所有可能用于制造風機葉片的芯材進行挑選，風機葉片制造商對一些特定的材料產(chǎn)生了偏愛，同時他們還傾向于那些能夠供應可滿足日益嚴格產(chǎn)品規(guī)格芯材的供應商。
   
　　在經(jīng)濟衰退到來之前，風電行業(yè)以高于國內(nèi)生產(chǎn)總值增長率的速度連續(xù)五年保持穩(wěn)定增長。風電行業(yè)的這些增長大部份發(fā)生在美國，從某種程度上講，這是由能源市場上的價格的靈活性及政府刺激機制所激發(fā)的。 
   
　　盡管，經(jīng)濟衰退減慢了風電行業(yè)的行動腳步，但是大部份預測表明，未來五年，風機葉片制造領域即使不能成為復合材料行業(yè)中最大的部門，也會位于最大部門之列。在2008年6月一次有關風機葉片用復合材料的報告中，Composite
Market Reports研究公司的副總裁Chris Red推測說，2017年，全球0.75兆瓦到2.5兆瓦以上風機用葉片的產(chǎn)量會達到14萬組。

　　風電行業(yè)的發(fā)展促進了葉片制造業(yè)務的展開，2006年許多公司開始生產(chǎn)風機葉片。丹麥LM Wind Power公司（前LM Glasfiber公司），維斯塔斯集團（位于丹麥蘭德斯），西門子（位于德國埃朗根），TPI Composites（位于美國斯科茨代爾），歌美颯（位于西班牙馬德里）及其它一些風機制造商宣布在全球范圍內(nèi)大規(guī)模擴建工廠，用以生產(chǎn)風機、機艙罩及葉片。
   
　　風機葉片制造業(yè)這一爆炸性的增長給風電行業(yè)及復合材料行業(yè)帶來了不可思議的影響。其中最為重要的是，隨著風機安裝數(shù)量不斷增多，人們希望花費極少維護，就可以讓風機在風中直立旋轉長達25年之久。這就要求葉片在構造上必須達到日益增長的精度、重量及質量一致性的高標準。現(xiàn)在這些標準已貫穿整個風機制造行業(yè)，然而在十年前卻非常少見。位于英國懷特島的顧瑞特公司是一家樹脂、夾心材料及模具供應商，該公司業(yè)務開發(fā)部的總裁Peter
George說：“風電行業(yè)已經(jīng)從一個采用襪子—涼鞋—馬尾辮方法的行業(yè)發(fā)展成了一個重要的以產(chǎn)品質量和一致性為中心的行業(yè)。”
　　就目前狀況而言，風機葉片市場將成為復合材料行業(yè)中夾心材料的第一消耗者。隨著風機葉片市場需求的不斷增加，它對芯材技術的要求也會越來越高。

　　夾心材料的特征