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強(qiáng)度是碳纖維的5倍，壽命是傳統(tǒng)材料的8倍
 

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)8月31日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國科學(xué)家日前首次制造出碳納米管增強(qiáng)聚氨酯風(fēng)電葉片。與傳統(tǒng)材料相比，該材料重量輕、強(qiáng)度大、耐久性好，有望成為制造下一代風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的理想材料。

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電規(guī)模，更有效地利用風(fēng)電資源，不少工程師和科學(xué)家都在致力于制造出更好的風(fēng)電葉片以提高風(fēng)力渦輪機(jī)的效率。按說只要增大葉片面積就能捕獲更多的風(fēng)能，但事情并非這么簡(jiǎn)單。如果葉片過重，推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)就需要更大的風(fēng)力，這意味著更多的風(fēng)力被浪費(fèi)在了推動(dòng)轉(zhuǎn)子上而非發(fā)電。因此，更輕、更大、更結(jié)實(shí)耐用的葉片才是最佳選擇。

為此，美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)高分子科學(xué)和工程系博士后瑪希爾·洛斯與其合作者制造出了這種碳納米管增強(qiáng)聚氨酯風(fēng)葉。

機(jī)械性能測(cè)試表明，這種碳納米管增強(qiáng)聚氨酯材料優(yōu)于目前在風(fēng)電葉片制造中所采用的樹脂材料。通過對(duì)比，研究人員發(fā)現(xiàn)新材料每單位體積的重量要輕于碳纖維材料和鋁，而在抗張強(qiáng)度上是碳纖維材料的5倍和鋁的60倍。

在抗疲勞測(cè)試中，這種增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料葉片的壽命比玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料長8倍。同時(shí)其斷裂韌性也要優(yōu)于玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。

此外，在與另一種制造風(fēng)電葉片中常用的材料——玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹脂的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，碳納米管增強(qiáng)聚氨酯在每項(xiàng)測(cè)試中也都獲得了完勝。

研究人員稱，該項(xiàng)目現(xiàn)仍處于測(cè)試階段，目前一切運(yùn)作正常。下一步，他們的團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步對(duì)該復(fù)合材料中碳納米管的分散性作測(cè)試，以使該材料達(dá)到最佳性能。這種碳納米管增強(qiáng)聚氨酯風(fēng)葉將會(huì)被首先安裝在一臺(tái)400瓦的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。

凱斯西儲(chǔ)大學(xué)教授伊卡·瑪納斯·茲洛佐韋爾稱，這種復(fù)合材料有望成為下一代風(fēng)電葉片的理想材料，并為整個(gè)風(fēng)電行業(yè)帶來新的機(jī)遇。