風力發(fā)電機組在惡劣的環(huán)境中長期不停運轉(zhuǎn)，不僅要承受強大的風載荷，還要經(jīng)受氣體沖刷、砂石粒子沖擊，以及強烈的紫外線照射等外界侵蝕。在風力發(fā)電初期，由于發(fā)電機功率小，所需的葉片尺寸也小，其質(zhì)量分布的均勻性對發(fā)電機和塔座的影響并不明顯。葉片的類型主要有木制葉片、布蒙皮葉片、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片、鋁合金等弦長擠壓成型葉片等。隨著風力發(fā)電機功率的不斷提高，安裝發(fā)電機的塔座和捕捉風能的葉片也越做越大,葉片的質(zhì)量也越來越大,對葉片的要求也越來越高：質(zhì)量輕且分布均勻，外形尺寸精度控制準確；具有最佳的疲勞強度和機械性能，能經(jīng)受暴風等極端惡劣條件和隨機負荷的考驗；葉片旋轉(zhuǎn)時的振動頻率特性曲線正常，傳遞給整個發(fā)電系統(tǒng)的負荷穩(wěn)定性好；耐腐蝕、抗紫外線照射和抗雷擊的性能好；發(fā)電成本較低，維護費用最低[7]。葉片的材料越輕、強度和剛度越高，葉片抵御載荷的能力就越強，葉片就可以做得越大,它的捕風能力也就越強。因此,輕質(zhì)高強、耐蝕性好、具有可設計性的復合材料是目前大型風機葉片的首選材料。 
　　2.1 玻璃纖維復合材料葉片
　　玻璃纖維增強聚脂樹脂和玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂是目前制造風機葉片的主要材料，E-玻纖則是主要的增強材料。美國的研究表明，采用射電頻率等離子體沉積去涂覆E-玻纖，可降低纖維間的微振磨損，其耐拉伸疲勞強度就可以達到碳纖維的水平。為了更好的發(fā)揮E-玻纖在結(jié)構中的強度和剛度作用，使其能與樹脂進行良好匹配，目前已經(jīng)開發(fā)了單軸向、雙軸向、三軸向、四軸向甚至三維立體結(jié)構等編織形式，以滿足不同的需要，使靈活的結(jié)構設計得到更好的體現(xiàn)。但是，E-玻纖密度較大，隨著葉片長度的增加，葉片的質(zhì)量也越來越重，如圖2所示，完全依靠玻璃纖維復合材料作為葉片的材料已逐漸不能滿足葉片發(fā)展的需要。例如，采用玻璃纖維增強聚酯樹脂作為葉片用復合材料，當葉片長度為19m時，其質(zhì)量為1.8t；長度增加到34m時，葉片質(zhì)量為5.8t；如葉片長度達到52m，則其質(zhì)量高達21t[10]。葉片越重，對發(fā)電機和塔座要求就越高，同時也影響到發(fā)電機組的性能和效率，因此，需要尋找更好材料以適應大型葉片發(fā)展的要求。         
 

　　2.2 碳纖維復合材料葉片