新工藝打造出更輕且旋轉更快的風力渦輪機葉片_焦點資訊
2026-07-08 06:58:14|
來源：科技日報 作者：
(資料圖片)
加拿大康考迪亞大學科學家開發出一種名為“復合材料4D打印”的新工藝，利用扁平的碳纖維復合面板，打造出更輕、旋轉更快的風力渦輪機葉片。這一進展可使垂直風力渦輪機變得更輕、更便宜且更易生產。相關論文發表于新一期《聚合物復合材料》雜志。
垂直風力渦輪機正廣泛應用于建筑與城市環境，但其彎曲葉片通常需借助復雜模具和特殊成型工藝制成，這些模具增加了產品的成本、重量和制造周期。
為破解這一難題，團隊獨創了一種“逆向”設計程序。他們并未從堆疊碳纖維層、觀察所獲形狀入手，而是從期望的葉片幾何形狀出發，逆向推導出碳纖維層的排列與取向，從而精準獲得目標形狀。
在制造過程中，得益于各層材料性能得到精心設計，扁平的碳纖維/環氧樹脂層壓板經固化后，在冷卻時自然變形為所需的彎曲形狀。由此制成的葉片形狀與商用鋁制渦輪葉片高度吻合，重量卻銳減了80%。實驗室測試顯示，裝配復合材料葉片的渦輪機轉速明顯快于鋁葉片渦輪機。
團隊表示，最新方法不僅能有效降低制造成本，更有望推動輕質復合材料結構在可再生能源系統及其他工程領域大放異彩。
