叶片越重，转动转子需要的风就越多，捕获能量就越少。叶片在风中越弯曲，就越会失去最佳形状，捕捉的气流能量就越少。

更轻更硬的叶片，可以最大限度提高能量和生产，来源：凯斯西储大学

努力建造大型风力涡轮机，捕捉更多空气能量，但这受阻于沉重的叶片。凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的研究人员已经制成一个原型叶片，大幅减轻了重量，强度提高8倍，比目前使用的叶片材料更耐用。

马修•洛斯（Marcio Loos）是高分子科学与工程系博士后研究员，合作者有凯斯西储大学的同事，还有一些研究人员，来自匹兹堡（Pittsburgh）拜耳材料科学公司（Bayer MaterialScience），以及俄亥俄州（Ashtabula）阿什塔比拉（Ohio）模压玻璃纤维有限公司（Molded Fiber Glass Co.），他们比较了新材料的属性与叶片制造运用的现行标准。

就他自己而言，洛斯总是在周末到实验室，他制成了世界上第一个聚氨酯（polyurethane）叶片，强化用的是碳纳米管（carbon nanotubes）。他想确保，这种复合材料初步测试得分最佳，可以塑造成适当形状，而且保持各种属性。

使用一个小型商用叶片作模板，他制造了一个29英寸的叶片，大大减轻了重量，而且更坚固强韧。

“这一切背后的想法，是需要开发更强更轻的材料，以制造叶片，用于更大的转子，”洛斯说。

这是一个行业的目标。

为了实现风能市场预期的扩张，涡轮机需要更大的风力。但是，只是制作较大的叶片，并不是一个聪明的答案。

更重的叶片，就需要更多的风来转动转子。这意味着被捕获的能量更少。而叶片在风中越弯曲，就越会失去最佳形状，这样，在捕捉流动空气时，被捕获的能量就更少了。

更轻更硬的叶片，可以最大限度提高能量和生产。

“结果是，力学性能测试碳纳米管增强型聚氨酯表明，这种材料性能优于目前使用的树脂，可用于风力叶片，”伊卡•玛纳斯-兹洛佐韦尔（Ica Manas-Zloczower）说，他是高分子科学与工程系教授，也是凯斯西储大学工程学院（Case School of Engineering）副院长。

洛斯在玛纳斯-兹洛佐韦尔实验室工作，在那里，她和大学副教务长、化学工程教授唐纳德L.•菲克（Donald L. Feke）都做项目顾问。

比较这些强化材料，研究人员发现，碳纳米管更轻，单位体积重量轻于碳纤维和铝，而且拉伸强度比碳纤维高5倍以上，比铝高60倍以上。

耐久测试表明，增强型聚氨酯复合材料耐久性约8倍于玻璃纤维增强的环氧树脂。在分层断裂测试（delamination fracture tests）中，这种新材料的韧性大约也是8倍。

在每项测试中，性能表现会更加出色，与玻璃纤维增强的乙烯基酯（vinyl ester）相比就是这样，这是另一种材料，也可以制作叶片。

这种新的复合材料也表明，裂缝发育速度（fracture growth rates）只有几分之一，这是对比传统环氧树脂和乙烯基酯复合材料中所见速度而言。

洛斯和小组其他成员在继续进行测试，寻找最佳条件，稳定弥散碳纳米管，使最佳分布在聚氨酯内，也要有各种方法，来做到这一点的。

这些功能样机叶片是洛斯制成的，要用来转动400瓦的涡轮机，要放在我们实验室，玛纳斯-兹洛佐韦尔说。“它们将用来强调，有前途的碳纳米管增强聚氨酯系统，可用于下一代风力涡轮机叶片。”

这项研究资金来自美国能源部促进资金和拜耳材料科学公司。