电子设备运行中，手机发烫、电脑性能下降、电池续航变短等问题屡见不鲜，这些现象背后都指向先进电子器件热管理这一关键难题。简单来讲，热管理就是电子器件的控温问题，若热量无法及时导出，设备寿命会缩短、性能会降低，甚至存在安全风险。
北京大学先进制造与机器人学院的刘珂、杨林两位研究员，从传统折纸艺术中获取灵感，带领团队成功研发出双稳态折纸热开关，为智能热管理开辟了新路径。相关研究成果已发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
这一科研成果的诞生源于生活中的一次偶然观察。刘珂和杨林在购买咖啡时，留意到咖啡杯外层的折纸杯套有着不错的隔热效果。这一发现让他们突发奇想：能否将折纸结构应用于热管理领域？
他们进一步设想，如果折纸结构不仅具备隔热功能，还能在两种构型之间稳定切换，进而改变热传导路径，那么是否就能打造出一种全新的热管理器件，如同开关控制电流一样，实现对热流的稳定、可逆且高效调控？这一设想成为团队攻关的核心方向。
杨林形象地比喻道：“如果把电子器件比作高速运转的‘发动机’，那么温度就是决定它能否稳定、持久运行的关键因素。”要实现热量的“按需导走”和“及时阻断”，打造一个高效的控热“开关”并非易事。
刘珂解释说，电灯开关只需轻轻一按就能控制电路，但这种思路难以直接应用于热量控制。一方面，若将普通机械开关置于发热芯片和散热片之间，开关本身会成为一条传热通道，热量会顺着它“偷偷”传递出去，导致开关无法完全阻断热量；另一方面，电灯开关需要人工操作，而电子器件发热时，不可能再用一个会发热的电子器件来控制开关。
受折纸艺术启发，团队制作出热开关的雏形。他们在折痕中嵌入了“温度感应器”——一种由记忆合金和扭簧制成的热驱动器。这一巧妙设计带来了神奇的效果：当温度升高时，折纸会自动翻折，打开散热通道；当温度降低时，折纸又会恢复原状，切断热量传递。整个热量控制过程精准无误，且无需人工干预。
目前，团队已在电池、功率放大器、蓝牙芯片等多种设备上完成了该器件的验证。在实际运行中，该器件能够自动将设备温度控制在理想区间。
刘珂介绍，双稳态折纸热开关在开关比和开关速度这两个关键性能参数上表现优异，还实现了热开关的自感、自驱、自控功能。双稳态折纸具有独特优势，无需持续供电就能“记住”并“调整”自身状态，这为“热逻辑电路”的发展提供了可能，未来计算机或许能利用热量传递信息。
这种以几何结构为主导的设计具有良好的可缩放性。团队正在将其从厘米级缩小到芯片级，为未来面向芯片级集成的像素化、可编程热管理提供新的思路和方法。
