建造能够从空气中捕获更多能量的更大风力涡轮机的努力受到叶片重量的阻碍。Case Western Reserve大学的研究人员已经制造出一种原型刀片，它比目前使用的刀片材料更轻，更坚韧8倍。
Marcio Loos是高分子科学与工程系的博士后研究员，与Case Western Reserve的同事以及匹兹堡拜耳材料科技的研究人员和俄亥俄州Ashtabula的模塑玻璃公司合作，比较新材料的特性。符合叶片制造中使用的现行标准。
Loos独自在周末前往实验室，建造了世界上第一个用碳纳米管增强的聚氨酯叶片。他希望确保在初步测试中得分最好的复合材料可以模塑成正确的形状并保持特性。
他使用小型商用刀片作为模板，制造出一种29英寸的刀片，刀片更轻，更坚固，更坚韧。
“所有这一切背后的想法是需要开发更强更轻的材料，这将使大型转子的叶片制造，”Loos说。
这是一个行业目标。
为了实现风能市场的预期扩张，涡轮机需要更大的风力份额。但是，简单地构建更大的刀片并不是一个明智的答案。
叶片越重，转动转子就需要的风越多。这意味着捕获的能量更少。并且叶片在风中弯曲越多，它们就越失去捕捉移动空气的最佳形状，因此捕获的能量更少。
更轻，更硬的刀片可实现最大的能量和生产。
“碳纳米管增强聚氨酯的机械测试结果表明，这种材料的性能优于目前使用的风力叶片树脂，”Ica Manas-Zloczower说，大学分子科学与工程学教授，工程学院副院长。
Loos正在Manas-Zloczower实验室工作，她和化学工程教授Donald L. Feke，该大学的副教务长，担任该项目的顾问。
在对增强材料的比较中，研究人员发现碳纳米管每单位体积比碳纤维和铝更轻，其抗拉强度是碳纤维的5倍以上，是铝的60倍以上。
疲劳测试表明，增强聚氨酯复合材料的持续时间比用玻璃纤维增强的环氧树脂长约8倍。这种新材料在分层断裂试验中的强度也提高了8倍。
与用玻璃纤维增强的乙烯基酯(用于制造刀片的另一种材料)相比，每次测试的性能甚至更好。
新复合材料的断裂生长速率也只是传统环氧树脂和乙烯基酯复合材料的一小部分。
Loos和团队的其他成员正在继续测试纳米管稳定分散的最佳条件，聚氨酯内的最佳分布以及实现这一目标的方法。
Manas-Zloczower说，由Loos制造的用于转动400瓦涡轮机的功能原型叶片将存储在我们的实验室中。“它们将用于强调碳纳米管增强聚氨酯系统在下一代风力涡轮机叶片中的巨大潜力。
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