夾心材料：葉片變革之源（上）

　　夾心材料在復合材料產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，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。風能市場的擴張以及它所表現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品的質量。在一系列設計及制造風機的循環過程中，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品規格芯材的供應商。
   
　　在經濟衰退到來之前，風電行業以高于國內生產總值增長率的速度連續五年保持穩定增長。風電行業的這些增長大部份發生在美國，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的。 
   
　　盡管，經濟衰退減慢了風電行業的行動腳步，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量會達到14萬組。

　　風電行業的發展促進了葉片制造業務的展開，2006年許多公司開始生產風機葉片。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大規模擴建工廠，用以生產風機、機艙罩及葉片。
   
　　風機葉片制造業這一爆炸性的增長給風電行業及復合材料行業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?，F在這些標準已貫穿整個風機制造行業，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，該公司業務開發部的總裁Peter
George說：“風電行業已經從一個采用襪子—涼鞋—馬尾辮方法的行業發展成了一個重要的以產品質量和一致性為中心的行業。”
　　就目前狀況而言，風機葉片市場將成為復合材料行業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