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智能电子设备常遇到的过热、性能下降及续航缩短等问题，均源于先进电子器件的热管理挑战。简而言之，即电子器件的温度控制难题——若热量无法及时散出，将缩短设备寿命、降低性能，并带来安全隐患。
北京大学先进制造与机器人学院的刘珂和杨林研究员，从传统折纸艺术中汲取灵感，其团队开发出一种双稳态折纸热开关，为智能热管理提供了新颖的解决方案。此项研究成果已刊载于国际学术期刊《自然·通讯》。
这项技术突破的灵感来源于生活观察。一次，刘珂和杨林在购买咖啡时，注意到咖啡杯外层的折纸杯套具有良好的隔热效果。“是否可以将折纸结构应用于热管理？”这一想法启发了他们的科研方向。
如果折纸结构不仅能隔热，还能在两种形态间稳定切换，并籍此改变热传导路径，那么它是否能成为一种全新的热管理器件？就像开关控制电流一样，实现对热流的稳定、可逆且高效的调控？这一设想成为了团队攻关的核心。
杨林解释道：“若将电子器件比作高速运转的‘发动机’，那么温度便是决定其能否稳定、持久运行的关键。”他指出，实现热量的“按需导出”和“及时阻断”，做好热量控制的“开关”并非易事。
刘珂补充说：“电灯开关只需按一下即可控制电路，但将此思路应用于控制热量则面临挑战。一方面，若将普通机械开关置于发热芯片和散热片之间，开关本身会成为热量传递的通道，导致热量‘偷跑’，无法实现严密关闭。另一方面，电灯开关需要人工操作，而当电子器件发热时，无法再依赖另一个发热的电子器件来控制其开关。”
借鉴折纸艺术中平面纸张可随意折叠成三维形状的原理，团队构建了热开关的初步模型，并在折痕处集成了由记忆合金和扭簧组成的“温度感应器”——一个热驱动器。
奇特之处在于：当温度升高时，折纸结构会自动折叠，开启散热通道；当温度下降时，它又会恢复原状，阻断热量传递。这一热量控制过程极为精确，无需人工干预。
目前，该团队已在电池、功率放大器、蓝牙芯片等多种设备上进行了验证，证明该器件能在运行过程中自动将温度维持在理想范围内。
刘珂表示：“双稳态折纸热开关不仅在开关比和开关速度等关键性能参数上表现卓越，还实现了热开关的自感应、自驱动和自控制。”
双稳态折纸具有一项天然优势：无需持续供电即可“记住”并“调整”自身状态。这为构建“热逻辑电路”提供了可能性。未来的计算机或许不仅能利用电信号进行运算，还能借助热量传递信息。
刘珂进一步指出：“此外，这种以几何结构为主导的设计具有良好的可延展性。我们正致力于将其从厘米级尺寸缩小至芯片级，为未来实现芯片级集成的、可像素化和可编程的热管理提供新的思路与方法。”
