风电产业上游材料中，叶片是最昂贵也是最重要的部件，其成本约占风力发电系统总成本的20%-30%。从风电叶片结构来看，主要由增强
风电产业上游材料中，叶片是最昂贵也是最重要的部件，其成本约占风力发电系统总成本的20%-30%。
从风电叶片结构来看，主要由增强材料（梁）、夹芯材料、基体材料、表面涂料及不同部分之间的结构胶组成。
风电叶片的材料组成结构
（图源：科学大院）
在风电叶片应用中，结构芯材是风电叶片的关键材料，可以极大程度保证层合板的稳定性，在提升叶片结构的强度和刚度的同时，减轻叶片重量，防止局部失稳，进一步提高整个叶片的抗冲击和抗载荷能力。
风电芯材成本仅次于碳纤维、玻璃纤维，占风电叶片总成本的25%以上。
实现轻质结构芯材的稳定供应和自给自足，对我国风能行业持续健康快速发展至关重要。
目前在风电叶片中所使用的夹芯材料，主要包括巴沙木、PVC泡沫、PET泡沫等。
三大风电叶片芯材对比
PET泡沫、PVC泡沫、巴沙木
据10月31日国家能源局2023年四季度新闻发布会消息，截至2023年9月底，全国风电装机4亿千瓦。2023年前三季度，风电新增装机3348万千瓦。
风电装机规模不断实现新突破，带动风电叶片材料用量提升。在夹芯材料领域，巴沙木供给受限，PVC泡沫已实现国产化，PET泡沫亟待国内突破。
01PET泡沫是什么
PET泡沫，又称涤纶树脂，是一种采用特定发泡技术制成的发泡材料。主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate）。
PET泡沫是一类闭孔热塑料结构泡沫，具有良好的剪切性能、压缩强度，因此常用于夹层结构材料芯材，被广泛应用于建筑、车辆、轨道交通、风电、运动器材等领域。
（图源：发泡者联盟）
02PVC泡沫是什么
PVC泡沫，又称闭孔聚氯乙烯泡沫材料，以聚氯乙烯树脂为主要原材料，加入高分子改性剂、发泡剂等辅助材料制成。
PVC泡沫是一种闭孔型柔软的泡体，具有良好的冲击吸收性和机械性能，是高性能夹层结构最常用的芯材之一，被广泛应用于风电叶片、船舶游艇、车辆、航空航天、轨道交通等领域。
目前PVC泡沫在风电叶片领域市场普遍使用型号有60kg/m、80kg/m3等，其中以60kg/m3最多。
（图源：常州天晟新材料股份有限公司）
03巴沙木是什么
巴沙木（BalsaWood），又称轻木，是世界上最轻的商品用材树种。巴沙木这种木棉科天然木材，分布在热带国家的低海拔地区，全球90%以上的巴沙木都来自厄瓜多尔。
巴沙木的木材质地虽轻，但结构却很牢固，具有低密度、高强度、隔音、隔热等性能，被广泛应用于风电叶片、航空航天、航海等领域。
（图源：中信证券研究）
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夹芯材料的物理性能
PET泡沫已具备替代传统叶片夹层材料PVC泡沫的条件。
而PVC泡沫的工艺温度在-240℃~100℃，长期承受温度在-240℃~80℃，PVC的变色很有可能出现碳化的现象，严重可导致芯材烧焦，造成叶片报废。
PET泡沫具备高刚性和抗疲劳性能，且力学性能优于PVC泡沫。在叶片局部可以替代PVC泡沫，还可替代部分巴沙木，保证结构强度与性能长期稳定的条件下，实现轻量化的设计。
而巴沙木材料的密度范围在135-175kg/m，是三种材料中密度最大的，选用时急需考虑其对风电叶片重量的影响。
PET泡沫具备良好的耐腐蚀性、耐油性，对二氧化碳、水汽、部分化学溶剂有良好的阻隔性。使其在极端暴雨、冰冻、暴雪天气下，性能依然稳定。
（图源：越科公司）
2
夹芯材料的环保问题
巴沙木是一种天然木材，属于环境友好型材料。泡沫均是人工制造的高分子聚合物材料，PVC泡沫属于热固性聚合物；PET泡沫属于热塑性聚合物。
热固性聚合物属于“一次性”产品，且在制造、使用及废弃处理时，都会产生一定程度的环境污染问题。
热塑性聚合物是可循环利用的环保材料。在生产过程中，PET泡沫的边角料、切屑都可以重新利用制造新的材料。
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夹芯材料的工艺可操作性
PET泡沫良好的泡孔结构有利于加工，适用于所有树脂体系与工艺技术。
通过热成形，可以实现复杂的形体结构，且在加热状态下，热稳定性良好、生产效率高、废品率低，有效减少污染、降低生产成本。
PET泡沫还具有优异的闭孔结构，在灌注成型中对树脂的吸收量更低，有助于降低叶片生产成本。
PVC泡沫短期耐高温较低，受树脂放热峰及模具加热工艺影响较大。
（图源：国高材产业创新中心）
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总结
综上所述，国内市场应用最多的PVC泡沫，存在高温固化烧焦与难以回收利用的问题。
巴沙木材料依靠进口，供应不稳定，且市场价格走高，随着叶片大型化发展，将进一步加剧巴沙木的供需不平问题。
这两种夹芯材料都不是辅助风电叶片走向大型化、轻量化的最优解。
北京化工大学博导何亚东教授曾表示：“PET为热塑性材料，具有可回收和重复利用等特点，是叶片中最具发展潜力和前景的轻质结构芯材，全PET芯材叶片是风电技术的重要发展趋势。”
PET泡沫的综合性能优越，属于热塑性材料可以循环利用、性价比高，是未来芯材发展的方向。
我国风电行业正在淘汰落后产能，促进产业整合，提高技术和效率，这为PET泡沫芯材产业带来了绝佳机会。相信在市场需求的刺激下，能够尽快突破PET发泡工艺、专业设备等生产壁垒，推动PET泡沫产业化发展。