叶片芯材（结构泡沫）是风电叶片的关键材料，在叶片的前缘、后缘以及腹板等部位，见图1，一般采用夹层结构来增加结构刚度，防止局部失稳、提高整个叶片的抗载荷能力，同时凭借较低的密度助力叶片向轻量化、大尺寸化方向发展。芯材占叶片材料成本的 10%到 15%，如今芯材在叶片应用主要包括巴沙轻木、PVC 泡沫、PET 泡沫等，其在风电使用占比见图2，可以看到目前使用量最大的还是巴沙轻木，其次PVC、PET。

图1 叶片芯材使用示意图

图2 叶片各种芯材使用比例

巴沙轻木

巴沙轻木，轻木是天然生长的，盛产于南美的厄瓜多尔，全球 90%以上的轻木都是来自于厄瓜多尔，厄瓜多尔肥沃的土壤、年均90 英寸的降雨量及热带雨林的充裕日照等得天独厚的自然条件是巴沙轻木快速健康成长的重要因素。巴沙轻木是世界上最轻的树木，每立方米仅重 150 公斤，一个成年人可以抬起约等于自身体积 8 倍以上的轻木。同时巴沙轻木还是世界上生长最快的树种，需要 5-7 年即可由树苗长为 90 英尺的高大树木。由于树木的生产周期限制了供应，每次风电需求爆发，巴沙轻木都会供不应求。

PVC泡沫

以乙烯基聚合物为基础，通过贯穿的芳香酰胺聚合网络的合金泡沫材料, 由聚氯乙烯、发泡剂、交联剂等塑料助剂等，经过投料、共混、模压、后处理、模压等复杂的工序制成。习惯称为交联PVC泡沫芯材，是复合材料夹层结构的理想芯材。该产品综合机械性能优异，化学性质稳定，具有很高的性价比，在风电，和水上船艇等领域已经有着广泛的应用。PVC 泡沫原板的两大供应商分别是瑞典的戴铂DIAB公司和意大利的 Maricell 公司，国内多为进口原板再加工。

图3 PVC泡沫示意图

图4 PET 泡沫示意图

图5 PET 重复单元结构图

三种芯材的对比

可以看到三种芯材各有各自特点，巴沙轻木纯天然，但是产量有限，价格昂贵，密度高，PVC机械性能最优，但是废弃处理污染大，而PET机械性能介于巴沙木和PVC之间，但是耐高温、原料成本低、且可回收利用，符合当今绿色环保的潮流，目前全球最大的风电主机厂商Vestas，LM等已经设计完成了全PET芯材的风电叶片并进行了试运行，效果良好，笔者认为随着产能的快速增长，PET泡沫在未来有望取代巴沙轻木和PVC在风电领域的应用。