研究人员开发可根据温度 “开放” 的太阳能电池板

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如果有这样一种太阳能电池板,它只在有阳光照射时才现身,那岂不是很妙!有一个研究项目正是遵循了这样的思路,研究人员利用变形材料让太阳能电池板从压缩状态转换到展开状态,而转换所需的只是温度的变化。

研究人员制造了一个形似花朵的原型设备,他们使用的是所谓的 “形状记忆聚合物”(SMP),这种材料在冷却时可以被做成一种形状,然后在受热后就会恢复到其原始的自然形状。在这里,原型设备在冷却时是一个压缩的圆盘,而受热后会展开成一个更大的圆盘。

如下图所示,研究人员为简单起见把原型设备放在温水中进行了演示,整个转换过程耗时不到一分钟。原型设备外围是铰接在一起的接头,它们组成的网络引导着转换的进行,这种结构的灵感来自于一种名为霍伯曼球的儿童玩具——当你把霍伯曼球扔出去时,它会从一个伸出很多尖刺的小球展开成一个中空的大球。

我们可以设想,在部署卫星入轨时,这种太阳能电池板阵列在低温下保持压缩状态。然后,等到卫星被太阳照射到时,由温度触发的转换机制可以将它展开为全尺寸的阵列,中间不需要额外的动力。对于那些塞不下电池或备用太阳能电池板阵列的小型卫星来说,这样的设计有可能起到节省空间的作用。

就目前而言,转换是单向的;研究人员必须手动把展开的圆盘折叠回较小的压缩状态。但我们不难想象,一旦通上电,我们可以通过一个单独的机制来做到这一点。这样,太阳能电池板阵列就能自动收起,等待下一次阳光照射的机会出现。

我们大概无法在明年就看到这样的设备出现在任何航天器上,但这绝对是一个很酷(且很有温度)的想法,它在未来的应用场景将不仅限于小型卫星或诸如此类的东西。谁知道呢?或许在那之前,我们会在自家屋顶上铺满这些会 “开花” 的太阳能电池板阵列。

这个研究项目由加州理工学院(Caltech)和苏黎世联邦理工学院(ETHZ)的研究人员合作开展,他们的论文发表在《应用物理评论》(Physics Review Applied)上。

翻译:王灿均(@何无鱼

This solar array expands itself at the right temperature