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随温度提高自动展开,科学家研发如花儿般绽放的折叠太阳能球

2024-11-24 209

还记得魔术变型伸缩球吗?那种可以随心所欲放大缩小的塑胶球,或许是大家的童年回忆之一,而现在美国与瑞士科学家将此概念结合太阳能板,研制出遇热就能自行“绽放”的折叠太阳能球,未来或许可以在屋顶、露营,甚至是太空飞行器看到它的身影。

由于空间占地小、易收纳易挪移,通常折叠型设计的产品都备受民众青睐,对此,瑞士苏黎世联邦理工学院与美国加州理工学院也想研发出易于携带、设备又能自动展开的太阳能设备,这项设计或许也能成为懒人福音。

在团队的设计中,他们从童年玩具魔术变型伸缩球(Hoberman)获得灵感,并结合形状记忆聚合物(SMP)与太阳能技术,研发出能随温度变化展开的特殊折叠太阳能球。

(Source:Physics FOCUS)

其中 SMP 是聚合物界的智慧材料,是具有初始形状的制品,在一定的条件下改变形状并固定后,只要再透过热、 电、光、化学感应等外界刺激,就能恢复初始形状。团队指出,只要在 40°C  环境下弯曲、折叠太阳能球,再以冷水、冷空气“固定”形状,需要用电时,提高温度就能让太阳能球恢复初始形状。

(Source:Physics FOCUS)

不过跟魔术变型伸缩球不同的是,这颗太阳能球是从球型展开成扁平型。团队透过平行折叠成紧密的螺旋形状,乍看之下就像是含苞待放的花苞或是电影《功夫》里面的金花,之后遇热就会展开成盘状的组合太阳能板。为了提高展开速度与最大化效率,团队也有最佳化折叠方法,仅使用 20 条塑胶铰链。

根据团队介绍,缩成球的太阳能设备长度仅 25 公分,增温时太阳能板表面积可在短短 40 秒内扩大 10 倍,膨胀比高达 1,000%,最终尺寸会延长至 75 公分。而该设备发电量则取决于使用何种太阳光电技术,苏黎世联邦理工学院机械工程师 Kristina Shea 表示,团队可以在 SMP 涂上太阳光电材料,使其变成太阳能设备。

这项设计可以运用在各种地方,屋顶、露营、车上皆可,轻巧方便又带点时尚感,也不需要手动或是插电展开设备,只要加热温度即可,Shea 表示,该设备应用在太空飞行器中,吸收太阳辐射来展开,不过人们得先找出能在太空超低温下转换形状的 SMA 材料。目前研究已发表在《Physical Review Applied》。

  • Focus: Folded Solar Panel Opens Without Power Source
  • This solar array expands itself at the right temperature

(首图来源:Flickr/Solar Trade Association CC BY-SA 2.0)

2019-07-06 14:15:00

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