大约三年前，国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员RobynneMurray、NicholasRorrer和他们的团队开始执行一项任务，即制造一种易于回收的树脂，作为将风力涡轮机叶片固定在一起的中心粘合剂。
他们首先在实验室工作台的顶针大小的小瓶中配制树脂。经过几轮实验、微调和慢慢扩大规模，该团队成功地使用他们的新树脂构建了9米原型风力涡轮机叶片(排球网大小)，这标志着该材料为应用做好准备的一个重要里程碑主流制造。
这种新树脂的昵称是山核桃，其成分新颖，但它既没有调味，也没有用同名的坚果制成。相反，该名称是代表材料化学结构的首字母缩略词(聚酯共价适应性网络)。研究人员使用可以轻松从植物废物中提取的生物基化学品设计了PECAN树脂。该研究发表在《Matter》杂志上。
现在，您可能会想，“使用植物废物来制造风力涡轮机叶片有什么意义?”
答案在于可持续性和可回收性。
目前美国有超过70,000台风力涡轮机正在运行，随着美国加速迈向清洁能源的未来，这一数字预计将大幅增长。事实上，预计到2050年，美国将使用超过200万吨风力涡轮机叶片材料。
传统上，风力涡轮机叶片中使用的大多数树脂都需要不可再生资源(如石油)和大量能源来制造。它们也很难或不可能以成本有效的方式回收，并且不会显着降解材料。
为了实现能源行业脱碳并消除浪费，风能行业需要新的可持续解决方案。
然而，事实证明，开发耐用且易于回收的树脂可能是一个难题。但NREL团队正在用PECAN树脂证明他们已经做好迎接挑战的准备。
从一开始就可持续
PECAN树脂可以完全由生物基材料制成，例如山梨醇，一种可以在植物废物中找到的常见糖。
但基于PECAN的风力涡轮机叶片受益的不仅仅是绿色建筑模块。用山核桃树脂制造叶片的过程也更加环保。
NREL团队表明，与当今美国风力涡轮机叶片主要使用的环氧树脂相比，PECAN树脂的温室气体排放量减少了40%，制造所需的能源也减少了30%。
“这是巨大的，”穆雷说。“它具有节省大量能源和资金的潜力，同时还能使每台涡轮机的首次使用寿命脱碳。”
经久耐用
无论风力涡轮机叶片的可持续性如何，它最不应该出现的就是脆弱的情况。这就是为什么NREL团队创造了PECAN树脂，与当今的风力涡轮机叶片材料相比，它具有相同的结构性能，或者在某些情况下甚至更好的结构性能。
例如，新材料在“蠕变”方面优于传统树脂。不用担心。在这种情况下，蠕变并不是衡量在刀片上爬行的蜘蛛数量的指标。相反，该术语表示刀片随着时间的推移保持其刚度的程度。
“如果风力叶片在自重作用下在空中悬挂足够长的时间，你可能会发现它开始失去硬度。这对于其他树脂系统来说可能是一个很大的问题，”默里说。
“由于其独特的化学性质，”Murray继续说道，“我们已经能够证明PECAN材料在蠕变测试中表现非常出色。”
但易于回收利用
就像任何事物一样，风力涡轮机不会永远持续下去。一旦它们达到使用寿命，回收其组件是创建可持续风能行业的重要组成部分。
PECAN树脂在可回收性类别中也达到了标准。制造商可以使用最少的能源或设备来解聚(或分解)它，并且无需使用刺激性或令人讨厌的化学品。
“这意味着用PECAN树脂制成的叶片有可能在风电场退役现场进行回收，这可以最大限度地减少叶片运输排放，并进一步使每个涡轮机的生命周期脱碳，”Murray说。
当然，这并非巧合。NREL团队精心设计了这种树脂，使其由特殊化学键(称为酯键)网络组成，可以用安全且经济实惠的化学品分解，从而有助于轻松回收材料。
在独一无二的实验室中成为可能
Murray指出，PECAN树脂的研究之所以成为可能，是因为NREL拥有独一无二的研究资源和设施，例如复合材料制造教育和技术设施。
“在NREL，我们拥有从专业生物聚合物科学家到最先进的测试能力的一切，一切都集中在一个地方，”默里说。“这使我们能够简化整个研究过程，在短短几年内将这种树脂从概念化学转变为实际的刀片，这是闻所未闻的。”
接下来，该团队计划用PECAN树脂制造更大的叶片，这将使他们能够在树脂上市之前进行额外的结构实验。
如果一切顺利，该团队希望他们的树脂能够轻松替代当前的风力涡轮机材料。这肯定是风能行业感兴趣的解决方案。可回收的植物基材料可能会在下一代风力涡轮机中发挥作用
作者：EmilyMercer，国家可再生能源实验室
在实验室进行优化后，NREL团队在NREL的复合材料制造教育和技术设施中使用新的PECAN树脂将由玻璃纤维复合材料制成的9米风力涡轮机叶片与轻木芯材粘合在一起。图片来源：TroyBoro，NREL
大约三年前，国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员RobynneMurray、NicholasRorrer和他们的团队开始执行一项任务，即制造一种易于回收的树脂，作为将风力涡轮机叶片固定在一起的中心粘合剂。
他们首先在实验室工作台的顶针大小的小瓶中配制树脂。经过几轮实验、微调和慢慢扩大规模，该团队成功地使用他们的新树脂构建了9米原型风力涡轮机叶片(排球网大小)，这标志着该材料为应用做好准备的一个重要里程碑主流制造。
这种新树脂的昵称是山核桃，其成分新颖，但它既没有调味，也没有用同名的坚果制成。相反，该名称是代表材料化学结构的首字母缩略词(聚酯共价适应性网络)。研究人员使用可以轻松从植物废物中提取的生物基化学品设计了PECAN树脂。该研究发表在《Matter》杂志上。
现在，您可能会想，“使用植物废物来制造风力涡轮机叶片有什么意义?”
答案在于可持续性和可回收性。
目前美国有超过70,000台风力涡轮机正在运行，随着美国加速迈向清洁能源的未来，这一数字预计将大幅增长。事实上，预计到2050年，美国将使用超过200万吨风力涡轮机叶片材料。
传统上，风力涡轮机叶片中使用的大多数树脂都需要不可再生资源(如石油)和大量能源来制造。它们也很难或不可能以成本有效的方式回收，并且不会显着降解材料。
为了实现能源行业脱碳并消除浪费，风能行业需要新的可持续解决方案。
然而，事实证明，开发耐用且易于回收的树脂可能是一个难题。但NREL团队正在用PECAN树脂证明他们已经做好迎接挑战的准备。
从一开始就可持续
PECAN树脂可以完全由生物基材料制成，例如山梨醇，一种可以在植物废物中找到的常见糖。
但基于PECAN的风力涡轮机叶片受益的不仅仅是绿色建筑模块。用山核桃树脂制造叶片的过程也更加环保。
NREL团队表明，与当今美国风力涡轮机叶片主要使用的环氧树脂相比，PECAN树脂的温室气体排放量减少了40%，制造所需的能源也减少了30%。
“这是巨大的，”穆雷说。“它具有节省大量能源和资金的潜力，同时还能使每台涡轮机的首次使用寿命脱碳。”
经久耐用
无论风力涡轮机叶片的可持续性如何，它最不应该出现的就是脆弱的情况。这就是为什么NREL团队创造了PECAN树脂，与当今的风力涡轮机叶片材料相比，它具有相同的结构性能，或者在某些情况下甚至更好的结构性能。
例如，新材料在“蠕变”方面优于传统树脂。不用担心。在这种情况下，蠕变并不是衡量在刀片上爬行的蜘蛛数量的指标。相反，该术语表示刀片随着时间的推移保持其刚度的程度。
“如果风力叶片在自重作用下在空中悬挂足够长的时间，你可能会发现它开始失去硬度。这对于其他树脂系统来说可能是一个很大的问题，”默里说。
“由于其独特的化学性质，”Murray继续说道，“我们已经能够证明PECAN材料在蠕变测试中表现非常出色。”
但易于回收利用
就像任何事物一样，风力涡轮机不会永远持续下去。一旦它们达到使用寿命，回收其组件是创建可持续风能行业的重要组成部分。
PECAN树脂在可回收性类别中也达到了标准。制造商可以使用最少的能源或设备来解聚(或分解)它，并且无需使用刺激性或令人讨厌的化学品。
“这意味着用PECAN树脂制成的叶片有可能在风电场退役现场进行回收，这可以最大限度地减少叶片运输排放，并进一步使每个涡轮机的生命周期脱碳，”Murray说。
当然，这并非巧合。NREL团队精心设计了这种树脂，使其由特殊化学键(称为酯键)网络组成，可以用安全且经济实惠的化学品分解，从而有助于轻松回收材料。
在独一无二的实验室中成为可能
Murray指出，PECAN树脂的研究之所以成为可能，是因为NREL拥有独一无二的研究资源和设施，例如复合材料制造教育和技术设施。
“在NREL，我们拥有从专业生物聚合物科学家到最先进的测试能力的一切，一切都集中在一个地方，”默里说。“这使我们能够简化整个研究过程，在短短几年内将这种树脂从概念化学转变为实际的刀片，这是闻所未闻的。”
接下来，该团队计划用PECAN树脂制造更大的叶片，这将使他们能够在树脂上市之前进行额外的结构实验。
如果一切顺利，该团队希望他们的树脂能够轻松替代当前的风力涡轮机材料。这肯定是风能行业感兴趣的解决方案。