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手机发热、电脑性能下降以及电池续航能力缩水等问题，均源于先进电子器件热管理方面的挑战。简而言之，这是电子器件的温度控制难题——若热量无法及时散出，不仅会缩短设备使用寿命、降低运行效率，更有潜在的安全隐患。
北京大学先进制造与机器人学院的研究员刘珂和杨林，从传统折纸艺术中汲取灵感，带领团队开发出一种双稳态折纸热开关，为智能热管理带来了全新视角。相关研究成果已刊载于国际学术期刊《自然·通讯》。
这项科研突破源于对日常现象的观察。在一次购买咖啡的经历中，刘珂和杨林注意到咖啡杯外层的折纸杯套具有良好的隔热效果。这一观察激发了他们思考：“是否可以将折纸结构应用于热管理？”这一想法为他们的科研探索开启了新方向。
如果折纸结构不仅能隔热，还能在两种形态之间稳定切换，并借此改变热量传导路径，那么它是否有可能成为一种全新的热管理器件？这种器件或许能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。
杨林解释道：“如果将电子器件比作高速运转的‘引擎’，那么温度就是决定其能否稳定、持久运行的关键因素。”他进一步指出，要实现热量的“按需导出”和“及时阻断”，设计一个有效的控温“开关”并非易事。
刘珂补充说：“电灯开关只需轻轻一按即可控制电路，但将类似的思路应用于控制热量却面临挑战。一方面，若将一个普通的机械开关置于发热芯片与散热片之间，开关本身就会成为一个传热通道，导致热量‘泄露’，无法实现有效阻断。另一方面，电灯开关需要人工操作，而电子器件发热时，不能依赖另一个同样会发热的电子器件来控制其开关。”
借鉴折纸艺术中将平面纸张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”——即热驱动器。
奇妙的现象随之出现：当温度升高时，折纸会自动翻折，开启散热通道；待温度下降后，它又会恢复原状，切断热量传输。这一控温过程精准且无需人工干预。
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这两项关键性能指标上表现卓越，更实现了热开关的自感知、自驱动和自控制。”
双稳态折纸结构的一个显著特点是，它无需持续供电即可“记住”并“调整”自身状态，这为构建“热逻辑电路”提供了可能性。未来的计算机或许能够利用热量传递信息，而不仅仅是依赖电流进行运算。
刘珂还提到：“此外，这种以几何结构为主导的设计具有良好的可扩展性。我们正在将其从厘米级尺寸缩小至芯片级，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。”
