夾心材料：葉片變革之源（上）

　　夾心材料在復(fù)合材料產(chǎn)品中的應(yīng)用不足為奇，三十多年以來(lái)，泡沫、巴沙木及蜂窩芯材已成了船舶外殼及甲板夾層結(jié)構(gòu)中的主要材料。此外，夾心材料還在許多建筑、能源、基礎(chǔ)設(shè)施及運(yùn)輸裝置的零部件中得以應(yīng)用。然而，在過(guò)去的五年內(nèi)，夾心材料在風(fēng)機(jī)葉片制造上的應(yīng)用迅速增加，而且風(fēng)機(jī)葉片制造行業(yè)也表示夾心材料在各種夾心結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用會(huì)達(dá)到前所未有的狀態(tài)。風(fēng)能市場(chǎng)的擴(kuò)張以及它所表現(xiàn)出來(lái)的影響力將改變芯材的制造及在其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。為了滿足風(fēng)電行業(yè)的高強(qiáng)度，輕質(zhì)量及低成本要求，作為回應(yīng)，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(fēng)機(jī)葉片（圖片來(lái)自德國(guó)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(zhì)量比的特點(diǎn)，而且其價(jià)格相對(duì)而言也很低。在夾層結(jié)構(gòu)中，芯材兩側(cè)的對(duì)面為增強(qiáng)玻璃纖維或樹脂表層。不論這些表層結(jié)構(gòu)采用的是何種原材料，它們具有比其它任何結(jié)構(gòu)都強(qiáng)，也就是最好的機(jī)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(jià)格及物理性能。
   
　　面臨生產(chǎn)更長(zhǎng)、更大、通常也更重、且可多年使用的葉片的重任，風(fēng)機(jī)葉片制造商開始注重產(chǎn)品的質(zhì)量。在一系列設(shè)計(jì)及制造風(fēng)機(jī)的循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)所有可能用于制造風(fēng)機(jī)葉片的芯材進(jìn)行挑選，風(fēng)機(jī)葉片制造商對(duì)一些特定的材料產(chǎn)生了偏愛(ài)，同時(shí)他們還傾向于那些能夠供應(yīng)可滿足日益嚴(yán)格產(chǎn)品規(guī)格芯材的供應(yīng)商。
   
　　在經(jīng)濟(jì)衰退到來(lái)之前，風(fēng)電行業(yè)以高于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率的速度連續(xù)五年保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。風(fēng)電行業(yè)的這些增長(zhǎng)大部份發(fā)生在美國(guó)，從某種程度上講，這是由能源市場(chǎng)上的價(jià)格的靈活性及政府刺激機(jī)制所激發(fā)的。 
   
　　盡管，經(jīng)濟(jì)衰退減慢了風(fēng)電行業(yè)的行動(dòng)腳步，但是大部份預(yù)測(cè)表明，未來(lái)五年，風(fēng)機(jī)葉片制造領(lǐng)域即使不能成為復(fù)合材料行業(yè)中最大的部門，也會(huì)位于最大部門之列。在2008年6月一次有關(guān)風(fēng)機(jī)葉片用復(fù)合材料的報(bào)告中，Composite
Market Reports研究公司的副總裁Chris Red推測(cè)說(shuō)，2017年，全球0.75兆瓦到2.5兆瓦以上風(fēng)機(jī)用葉片的產(chǎn)量會(huì)達(dá)到14萬(wàn)組。

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

　　夾心材料的特征