太陽(yáng)能作為一種可靠且可再生的能源，其應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，人們經(jīng)常見(jiàn)到大型太陽(yáng)能板被安裝在屋頂或排列在田野中，捕捉并轉(zhuǎn)化太陽(yáng)光線來(lái)發(fā)電。然而，太陽(yáng)能板的廣泛采用面臨一個(gè)挑戰(zhàn)，即一些人認(rèn)為太陽(yáng)能板外觀不太美觀。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，康奈爾大學(xué)的一個(gè)跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā) HelioSkin，這是一種可彎曲的、受生物啟發(fā)的光伏技術(shù)，能夠包裹在建筑結(jié)構(gòu)和各種形狀上，提供更具動(dòng)態(tài)性且更美觀的太陽(yáng)能捕捉方式。

HelioSkin 項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自多個(gè)部門，包括項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、建筑學(xué)院建筑學(xué)教授珍妮?薩賓（Jenny Sabin），藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院物理教授伊泰?科恩（Itai Cohen），以及綜合植物科學(xué)學(xué)院植物生物學(xué)系教授阿德里安?羅伊德?tīng)枺ˋdrienne Roeder）。該項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)造出更具視覺(jué)吸引力、更易集成，并且能夠通過(guò)其受生物啟發(fā)的設(shè)計(jì)追蹤太陽(yáng)的太陽(yáng)能板。

珍妮?薩賓解釋道：“自然界并不追求高效，而是具有韌性，生物學(xué)是在更長(zhǎng)時(shí)間尺度上的持久存在。此外，已經(jīng)證明追蹤太陽(yáng)的植物具有光合優(yōu)勢(shì)。我們認(rèn)為這是一種思考建筑可持續(xù)性和韌性的好方法。”

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，HelioSkin 團(tuán)隊(duì)希望實(shí)現(xiàn)每公里打印柔性、折紙般的光伏材料，使用卷對(duì)卷打印技術(shù)將其包裹在建筑上，以減少建筑行業(yè)的生態(tài)影響。但在目前的開(kāi)發(fā)階段，團(tuán)隊(duì)正在小規(guī)模上開(kāi)展工作，利用計(jì)算設(shè)計(jì)和 3D打印等數(shù)字制造工藝來(lái)創(chuàng)建定制濾光片和光伏組件。

伊泰?科恩進(jìn)一步解釋說(shuō)：“基本思路是嘗試在 2D 平面上打印東西，這樣成本較低，然后將其變形為 3D，使其能夠圍繞結(jié)構(gòu)彎曲。你不能直接拿一張普通的紙去包裹物體，否則會(huì)產(chǎn)生很多褶皺，就像試圖包裹一個(gè)橙子時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多褶皺一樣。我們的一項(xiàng)創(chuàng)新是將紙切割成帶有面板和鉸鏈的圖案，使其能夠局部伸展并圍繞這些圓形物體。我們提出的第二種策略是使用織物作為使物體變形的方式，織物足夠柔軟，可以提供類似鉸鏈的行為?！?/p>

目前，該團(tuán)隊(duì)正在啟動(dòng)一個(gè)為期三年的試點(diǎn)項(xiàng)目，旨在開(kāi)發(fā) HelioSkin 用于制作小型太陽(yáng)能遮陽(yáng)篷供后院使用。該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的匯聚加速器項(xiàng)目支持，計(jì)劃在第二年完成全尺寸原型機(jī)，到試點(diǎn)項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，研究小組希望處于太陽(yáng)能遮陽(yáng)篷商業(yè)化的早期階段，這種遮陽(yáng)篷能夠?yàn)閼敉怆娖骱驼彰鞴╇姟?/p>

阿德里安?羅伊德?tīng)柋硎荆骸癏elioSKin 是‘如何讓太陽(yáng)能更具吸引力，讓人們覺(jué)得它實(shí)用且有趣’這一宏大愿景的一部分。目標(biāo)是使其能夠從小規(guī)模到建筑規(guī)模，實(shí)現(xiàn)變形并追蹤光線?！?盡管目前還不清楚 additive manufacturing（增材制造）技術(shù)是否會(huì)融入最終產(chǎn)品，但它在開(kāi)發(fā)這些可變形、靈活的材料方面發(fā)揮了作用，這些材料能夠整合光伏特性并追蹤光線以實(shí)現(xiàn)最佳效率。