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来自 生命科学 2020-03-24 08:45 的文章
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美国研制出碳纳米管增强型风电叶片重量轻强度大js金沙国际

据报道,美国科学家日前首次制造出碳纳米管增强聚氨酯风电叶片。与传统材料相比,该材料重量轻、强度大、耐久性好,有望成为制造下一代风力发电机叶片的理想材料。

美制成碳纳米管增强型风电叶片 强度是碳纤维的5倍,寿命是传统材料的8倍

为了实现进一步扩大风力发电规模,更有效地利用风电资源,不少工程师和科学家都在致力于制造出更好的风电叶片以提高风力涡轮机的效率。按说只要增大叶片面积就能捕获更多的风能,但事情并非这么简单。如果叶片过重,推动转子转动就需要更大的风力,这意味着更多的风力被浪费在了推动转子上而非发电。因此,更轻、更大、更结实耐用的叶片才是最佳选择。

据美国物理学家组织网8月31日报道,美国科学家日前首次制造出碳纳米管增强聚氨酯风电叶片。与传统材料相比,该材料重量轻、强度大、耐久性好,有望成为制造下一代风力发电机叶片的理想材料。

为此,美国凯斯西储大学高分子科学和工程系博士后玛希尔-洛斯与其合作者制造出了这种碳纳米管增强聚氨酯风叶。

为了实现进一步扩大风力发电规模,更有效地利用风电资源,不少工程师和科学家都在致力于制造出更好的风电叶片以提高风力涡轮机的效率。按说只要增大叶片面积就能捕获更多的风能,但事情并非这么简单。如果叶片过重,推动转子转动就需要更大的风力,这意味着更多的风力被浪费在了推动转子上而非发电。因此,更轻、更大、更结实耐用的叶片才是最佳选择。

机械性能测试表明,这种碳纳米管增强聚氨酯材料优于目前在风电叶片制造中所采用的树脂材料。通过对比,研究人员发现新材料每单位体积的重量要轻于碳纤维材料和铝,而在抗张强度上是碳纤维材料的5倍和铝的60倍。

为此,美国凯斯西储大学高分子科学和工程系博士后玛希尔:洛斯与其合作者制造出了这种碳纳米管增强聚氨酯风叶。

在抗疲劳测试中,这种增强聚氨酯复合材料叶片的寿命比玻璃纤维增强环氧树脂材料长8倍。同时其断裂韧性也要优于玻璃纤维增强环氧树脂。

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此外,在与另一种制造风电叶片中常用的材料玻璃纤维增强乙烯基酯树脂的对比实验中,碳纳米管增强聚氨酯在每项测试中也都获得了完胜。

在抗疲劳测试中,这种增强聚氨酯复合材料叶片的寿命比玻璃纤维增强环氧树脂材料长8倍。同时其断裂韧性也要优于玻璃纤维增强环氧树脂。

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