崇山峻岭上，一排排“大风车”矗立。一片片百米长的风电叶片，宛如“钢铁巨人”的长臂随风舞动，成为一道独特的风景线，更是源源不断地将风能高效转化为绿色电能。

这些风电叶片，拥有强健“骨骼”，得益于一种关键材料——超高模量玻璃纤维的应用。别看它的单丝直径仅为头发丝的十分之一，但它却是推动风机大型化和提高发电效率的“功臣”。

8月28日，2024年度重庆市科学技术奖正式揭晓，重庆国际复合材料股份有限公司（下称国际复材）等单位完成的“超大型高模量玻璃纤维风电叶片关键技术开发及产业化”项目，获得重庆市科技进步奖一等奖。

▲超大型玻璃纤维风电叶片。受访单位供图

必须啃下“硬骨头”

风电叶片是风电所需的关键部件，风机的功率与风轮扫风面积（即叶片长度的平方）成正比，换句话说，要捕获更多风能、提高发电效率、降低每度电的成本，最有效的途径就是制造更长的叶片。

从10多年前起，全球风电产业逐渐向风机大型化发展，然而，叶片长度的增加，会带来重量和承受的风载急剧增加，导致叶片产生巨大的弯曲变形。要发展超长叶片，就必须解决“刚度不足”和“重量失控”的技术难题。

“高模量玻璃纤维是一种刚度极高的增强材料，主要应用于风电叶片的主梁上。”国际复材董事长江凌介绍，高模量玻璃纤维能极大地提升叶片的抗弯曲能力，保障超长叶片的安全性，同时能有效控制并减轻叶片重量，提升疲劳性能。

实际上，早在2010年，国际复材就成功研发出模量为90GPa（吉帕）的高模量玻璃纤维生产线，能支撑90米以下风电叶片长度，填补了国内高模玻璃纤维产品空白。这一长度，已经是当时业内的最高水平。

但是，如果要往模量更高、风电叶片更长发展，使叶片达到百米级，不仅国际复材做不到，当时全球都没有相关技术。

是否对百米级风电叶片发起攻关？2015年，这一道难题摆在了国际复材面前。

“研发，全靠摸着石头过河，不仅风险大，投入也大。不研发，按照市场发展的趋势，可能就面临被淘汰的命运！”江凌坦言。

经过公司内部反复研判，国际复材最终决定：自主研发超高模量玻璃纤维，必须啃下这块“硬骨头”。

达到国际先进水平

投入5000多万元，重新建立实验生产线，引进更多专业人才，组成新的攻坚团队……一场没有硝烟的关键核心技术攻坚战在国际复材打响。

“通过产学研合作，我们成功攻克了一系列技术难题，尤其是在超高模量玻璃配方设计开发、玻璃纤维表面处理技术、高玻纤含量拉挤板成型、超大型叶片设计及制造等方面，都已达到国际先进水平。”项目负责人黄伟九说。

这并不容易。以超高模量玻璃配方设计开发为例，团队耗时两年多，对百余组玻璃纤维配方进行了试验，才最终得以突破。在中试车间，项目团队在炎炎夏日，顶着50多摄氏度的高温，蹲守在熔炉边上，寻找玻璃纤维“拉丝不成型”的原因……

功夫不负有心人。2018年底，项目团队研发生产出95GPa的超高模量玻璃纤维。2024年初，国际复材又推出迭代升级产品，模量达到100GPa，其制作的风电叶片长度可超过110米，即使在遭遇千吨拉力后，仍能瞬间复原，哪怕是极端暴风雪天气，叶片也能抵御形变。

目前，由该项目研发的主要产品已经获得英国劳氏（LR）、挪威船级社（DNV）、美国FDA、中国船级社等产品认证，已形成国家标准20项和行业标准1项。

推广应用于其他领域

据介绍，目前，项目成果在国际复材、重庆风渡新材料有限公司、重庆重通成飞新材料有限公司等形成了高模量玻璃材料、风电叶片设计及制造等风电叶片全产业链。

“2024年底，我国风电能源占比达9.1%，已成为国家新型能源体系的重要组成部分。未来，随着风电规模的不断提升，我们还将迎来更大发展机遇。”江凌表示，随着设计的风电叶片长度不断突破新纪录，国际复材将持续联合产业链上下游，协同推进产学研合作，不断深入研究大尺寸风电叶片在不同工况条件下，材料疲劳、老化等长期性能模型，进一步开发超高模量玻璃纤维与碳纤维、芳纶纤维等其它高性能材料复合协同技术，推动我国风电行业的技术发展，助力重庆打造万亿级先进材料产业集群。

▲国际复材高性能玻纤智能制造生产线。受访者供图

据了解，除了风电行业，目前，项目团队研发的超高模量玻璃纤维还逐步推广应用于其他行业领域，比如轨道交通、新能源汽车、光伏与基建、航空航天等。

未来，团队将持续推进技术迭代，进一步优化产品性能，从而拓展产品应用边界，推动超高模量玻璃纤维从风电向多领域渗透，通过不断的技术升级和产业链协同，加速其在低碳经济、高端制造、航空航天等其他领域的规模化应用。