隨溫度提高自動展開,科學家研發如花兒般綻放的摺疊太陽能球

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 05 日 15:46 | 分類 太陽能 , 尖端科技 , 能源科技 follow us in feedly


還記得魔術變型伸縮球嗎?那種可以隨心所欲放大縮小的塑膠球,或許是大家的童年回憶之一,而現在美國與瑞士科學家將此概念結合太陽能板,研製出遇熱就能自行「綻放」的摺疊太陽能球,未來或許可以在屋頂、露營,甚至是太空飛行器看到它的身影。

由於空間占地小、易收納易挪移,通常摺疊型設計的產品都備受民眾青睞,對此,瑞士蘇黎世聯邦理工學院與美國加州理工學院也想研發出易於攜帶、設備又能自動展開的太陽能設備,這項設計或許也能成為懶人福音。

在團隊的設計中,他們從童年玩具魔術變型伸縮球(Hoberman)獲得靈感,並結合形狀記憶聚合物(SMP)與太陽能技術,研發出能隨溫度變化展開的特殊摺疊太陽能球。

(Source:Physics FOCUS

其中 SMP 是聚合物界的智慧材料,是具有初始形狀的製品,在一定的條件下改變形狀並固定後,只要再透過熱、 電、光、化學感應等外界刺激,就能恢復初始形狀。團隊指出,只要在 40°C  環境下彎曲、摺疊太陽能球,再以冷水、冷空氣「固定」形狀,需要用電時,提高溫度就能讓太陽能球恢復初始形狀。

(Source:Physics FOCUS

不過跟魔術變型伸縮球不同的是,這顆太陽能球是從球型展開成扁平型。團隊透過平行摺疊成緊密的螺旋形狀,乍看之下就像是含苞待放的花苞或是電影《功夫》裡面的金花,之後遇熱就會展開成盤狀的組合太陽能板。為了提高展開速度與最大化效率,團隊也有最佳化摺疊方法,僅使用 20 條塑膠鉸鏈。

根據團隊介紹,縮成球的太陽能設備長度僅 25 公分,增溫時太陽能板表面積可在短短 40 秒內擴大 10 倍,膨脹比高達 1,000%,最終尺寸會延長至 75 公分。而該設備發電量則取決於使用何種太陽光電技術,蘇黎世聯邦理工學院機械工程師 Kristina Shea 表示,團隊可以在 SMP 塗上太陽光電材料,使其變成太陽能設備。

這項設計可以運用在各種地方,屋頂、露營、車上皆可,輕巧方便又帶點時尚感,也不需要手動或是插電展開設備,只要加熱溫度即可,Shea 表示,該設備應用在太空飛行器中,吸收太陽輻射來展開,不過人們得先找出能在太空超低溫下轉換形狀的 SMA 材料。目前研究已發表在《Physical Review Applied》。

(首圖來源:Flickr/Solar Trade Association CC BY-SA 2.0)