美國康奈爾大學HelioSkin：可追蹤光線的仿生定制太陽能電池板
導讀：太陽能已被證明是一種可靠的可再生能源。大型太陽能電池板，無論是安裝在屋頂還是田野中，都能夠捕獲太陽的重要光線，并將它們轉化為電能。這種現象如今并不罕見。然而，有一些人認為傳統的太陽能板難看不愿意使用。為了克服這一挑戰，科學家正在尋找辦法。
2025年3月7日，美國康奈爾大學的研究人員正在利用3D打印開發HelioSkin，這是一種可貼合的仿生光伏技術，可以包裹在各種結構和形狀上。HelioSkin項目背后的團隊匯聚了來自多個學科的研究人員，包括項目負責人Jenny Sabin（建筑、藝術與規劃學院的建筑學教授）、Itai Cohen（藝術與科學學院的物理學教授）以及 Adrienne Roeder（綜合植物科學學院的植物生物學系教授）。這個項目的最終目標是開發出更具視覺吸引力，且易于集成的太陽能電池板，這些電池板采用仿生設計，能夠真正地跟蹤太陽的運動。
Sabin表示：“自然并不追求效率，它更注重彈性。生物學是長期的過程，時間跨度更大。此外，研究表明，能夠追蹤太陽的植物在光合作用方面具有優勢。我們認為，這是一種非常有效的思考建筑可持續性和彈性的方法。”
可追蹤光線的仿生太陽能電池板項目開發階段
盡管HelioSkin的長期愿景是利用卷對卷打印技術，按公里打印出類似折紙的柔性光伏板，并將它包裹在建筑物上，以減少建筑業對生態環境的影響，但在當前的開發階段，團隊正專注于較小規模的項目。他們利用計算設計和3D打印等數字制造工藝來創建定制的過濾器和光伏板組件。
Cohen解釋說“我們的基本理念是嘗試以較低成本進行2D打印，然后將它變形為三維形狀，使它能夠彎曲并適應結構。因為，你不能簡單地用一張普通紙張來包裹物體。它會產生各種褶皺。例如，如果你試圖用紙包裹一個橙子，就會出現很多褶皺。我們創新的方法之一是將紙切割成面板和鉸鏈的圖案，這樣它就能局部拉伸以適應這些圓形物體。我們采用的第二種策略是使用織物來制作鉸鏈。織物足夠柔軟，可以實現類似鉸鏈的彎曲效果。”
目前，該團隊正在啟動一項為期三年的試點項目，旨在開發用于后院的小型太陽能天篷HelioSkin。這一項目得到了美國國家科學基金會的融合加速器計劃的支持，并計劃在第二年完成全尺寸原型的開發。隨著試點項目的推進，研究小組希望在項目結束時能夠進入太陽能電池板天篷商業化的早期階段，為戶外電器和照明設備提供電力。
Roeder補充道：“HelioSkin體現了我們如何使太陽能更加吸引人，讓人們真正意識到它的實用性和趣味性。我們的目標是使它能夠變形并跟蹤光線，從小型應用擴展到建筑規模。”
目前尚不明確增材制造技術將如何融入最終產品，但可以確定的是，它已經在開發可變形和柔性材料的過程中扮演了關鍵角色。這些材料集成了光伏特性，并能夠跟蹤光線以實現最佳效率。
(責任編輯：admin)
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