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面对阳光。代表太阳能电池的聚合物板是从紧凑的折叠形式（小图像）打开的，进入表面积为10次的平盘。该过程无需能量即可自主发生，只会增加温度。 （图片来源：T。Chen等人，Phys。Rev。应用）（观看下面的视频。）一个玩具启发了一种新设计的太阳能电池设计，该设计可以紧凑在飞机上，并在需要时快速散布。该结构可以在没有能量的40秒内将其表面积增加10次，而是利用了根据温度变化变形的聚合物。该概念也可以用于其他情况，例如帐篷，屋顶，天花板等，类似板状结构，形状急剧变化。从折纸样式折叠成紧凑形状的薄片和膜称为可扩展结构，它们在建筑，生产能量和机器人技术中具有各种潜在的应用。它们存在于自然界中，例如折叠的昆虫翅膀和叶芽中。人为可部署的结构通常由薄而柔韧的床单制成，可部署的结构可以通过可以展开折叠薄板的机械框架来实现。瑞士联邦技术学院（ETH）的机械工程师Kristina Shea和Pasadena的加利福尼亚技术学院的Chiara Daraio及其同事们希望开发可快速部署无能源的可扩展结构。团队中的ETH研究生Shea和Tian Chen先前通过添加形状记忆聚合物来构建机械结构，可以根据温度改变形状。在一定的过渡温度以下，材料是刚性的，因此加热时可以弯曲，然后通过冷却锁定。在较高的温度下，材料会变软并恢复其原始状态。其他研究人员使用这些材料来创建可以根据温度变化自动折叠成盒子，金字塔和其他形状的床单。团队制造的设备具有由铰链制成的刚性框架。这些关节是由工程师查克·霍伯曼（Chuck Hoberman）设计的，以适应结构变化。这种设计类似于霍伯曼球体作为玩具出售的，当封闭结合成紧凑的球体并打开以形成更大的球体外壳。但是，该结构采用圆形框架而不是球形框架，该框架包含圆盘形片。纸张的折叠原理与闪光灯的折纸（所使用的组成员）相同，在该折纸中，平行折痕使纸张可以像玫瑰花瓣图案一样折叠成紧凑的螺旋形。研究人员使用了计算优化的折叠模式来最适合20 Hoberman的铰链框架，从而可以有效地包装和快速扩展结构。研究团队制作了带有形状内存聚合物的铰链单元和板。他们将板块及其铰链框架折叠成40C（超过35C的过渡温度），然后通过冷却至室温将其锁定。在40C的水中加热结构，再次打开。直径为79厘米的完全开放面板来自一个紧凑的物体，初始直径仅为25 cm：表面积增加了10倍。而且只需40秒即可扩展。 Shea说，在太阳能电池应用中，可以将光伏材料应用于存储聚合物板，因此形状的存储材料也可以设计为具有光伏特性。 Shea说：“当在空间中使用时，如果使用形状的记忆聚合物在与空间相关的温度下转换，则加热会触发系统由于太阳辐射的吸收而展开。”

“折叠系统可以保持在转化温度以下，直到航天器可以吸收太阳辐射以加热它。Shea说，像这样的自主可部署结构具有许多其他应用，例如：在恶劣或远处的环境中部署结构，或者在望远镜阵列中使用较小的材料，或者在远距离的镜像中，远距离的镜像，她是远程机械的组合。 身体。英国卡迪夫大学的工程师Massimiliano Gei说，“这项研究可以为航空工程中的能源收集开放新的途径。”在航空航天工程中，轻量级设备对于减轻重量至关重要。弗朗西斯科·洛佩兹·希门尼斯（Francisco Lopez Jimenez）在科罗拉多大学的科罗拉多大学（University of Boulde）从事空间可部署结构的设计，他也同意，通过消除外部能量，这种设计降低了设备的质量并减少了部署过程中组件故障的可能性。该研究在《物理评论运用》发表。