海上風(fēng)電場越來越大的趨勢有增無減。風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片長度可達(dá)80米，轉(zhuǎn)子直徑超過160米，旨在最大限度地提高能源產(chǎn)量。由于葉片的長度受其重量的限制，因此必須開發(fā)具有高材料強(qiáng)度的輕量系統(tǒng)。較低的重量使得風(fēng)力渦輪機(jī)更易組裝和拆卸，并且還能改善其在海上的穩(wěn)定性。

    在歐盟的WALiD（風(fēng)力葉片使用成本低的先進(jìn)輕量化設(shè)計）項目中，Pfinztal 的Fraunhofer化學(xué)技術(shù)研究所ICT的科學(xué)家們正與十個行業(yè)和研究合作伙伴密切合作，進(jìn)行轉(zhuǎn)子葉片的輕量化設(shè)計。他們希望通過改進(jìn)所使用的設(shè)計和材料來減小葉片的重量，從而提高它們的使用壽命。

    近來，風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片主要由熱固性樹脂機(jī)體手工制造。 然而，這些材料不允許熔融，且不適合回收利用。粒狀熱固性塑料廢物最多可在簡單應(yīng)用中作為填充料回收。 “在WALiD項目中，我們追求的是一種全新的葉片設(shè)計。我們正在轉(zhuǎn)換材料的類別，并首次在轉(zhuǎn)子葉片中使用熱塑性塑料。”Fraunhofer ICT 的項目協(xié)調(diào)員Florian Rapp 說。

    這些是可熔化的塑料，可在自動化生產(chǎn)設(shè)施中高效處理。研究人員的目標(biāo)是將玻璃纖維和碳纖維分離，并重新使用熱塑性基體材料。

    項目合作伙伴使用由熱塑性泡沫和纖維增強(qiáng)塑料制成的夾層材料作為轉(zhuǎn)子葉片的外殼以及內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。通常，碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料用于承受最大負(fù)載的轉(zhuǎn)子葉片區(qū)域，而玻璃纖維用于鞏固較小的應(yīng)力區(qū)域。

    對于夾芯板材，Rapp和他的團(tuán)隊正在開發(fā)熱塑性泡沫，其上覆蓋有纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制成的結(jié)合層。這種組合改善了轉(zhuǎn)子葉片的機(jī)械強(qiáng)度，效率，耐久性和壽命。 “我們用熱塑性泡沫開辟了新的天地！”Rapp說。

    ICT泡沫具有比現(xiàn)有材料系統(tǒng)更好的性能，從而實(shí)現(xiàn)全新的應(yīng)用——例如在汽車，航空和航運(yùn)業(yè)。比如在車輛中，制造商已經(jīng)在遮陽板和座椅中使用泡沫材料，但不用于承重結(jié)構(gòu)。當(dāng)前泡沫還具有一些局限性，例如對溫度的穩(wěn)定性，因此它們不能用于發(fā)動機(jī)附近的絕緣體。