手机发热、电脑性能衰减、续航能力下降等问题，都与先进电子器件的热管理息息相关，即电子器件的温度控制。如果热量无法及时散出，将缩短设备寿命、降低性能，甚至引发安全隐患。
北京大学先进制造与机器人学院的研究员刘珂和杨林，从折纸艺术中汲取灵感，并带领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。相关研究成果已在国际学术期刊《自然·通讯》上发表。
这项技术突破源于生活中的细致观察。在一次购买咖啡时，刘珂和杨林注意到咖啡杯外层折纸杯套的良好隔热效果，这激发了他们思考是否能将折纸结构应用于热管理领域。
他们设想，如果折纸结构不仅能隔热，还能稳定地在两种形态之间切换，从而改变热传导路径，那么它就能成为一种新型热管理器件。这种器件可以像控制电流的开关一样，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方向。
杨林解释说，将电子器件比作高速运转的“发动机”，温度则是其稳定持久运行的关键因素。要实现热量的“按需导出”和“及时阻断”，设计一个有效控温的“开关”并非易事。
刘珂指出，与电灯开关只需一次操作即可控制电路不同，将类似的原理应用于热量控制面临挑战。首先，若将普通机械开关置于发热芯片与散热片之间，开关本身会成为热量传导的路径，导致热量“泄漏”，无法实现有效关闭。其次，电灯开关需要人工操作，而电子器件发热时，无法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构成的热驱动器，作为“温度传感器”。
奇妙的现象随之发生：当温度升高时，折纸结构会自动翻折，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。这一热量控制过程精确且无需人工干预。
目前，该团队已在电池、功率放大器、蓝牙芯片等多种设备上完成了验证，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指标上表现优异，还实现了热开关的自感应、自驱动和自控制。
双稳态折纸结构拥有一个固有优势：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，未来计算机或许能利用热量传递信息，而不仅仅是电流。
刘珂补充说，这种以几何结构为主导的设计具有良好的可扩展性。团队正致力于将其尺寸从厘米级缩小到芯片级，为未来实现芯片级集成的像素化、可编程热管理提供新的思路和方法。
《人民日报》（2026年07月11日 06版）
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