コーネル大学のHelioSkin: 光を追跡するバイオニックカスタムソーラーパネル

コーネル大学のHelioSkin: 光を追跡するバイオニックカスタムソーラーパネル
この投稿は Bingdunxiong によって 2025-3-7 16:34 に最後に編集されました

南極クマの紹介:太陽エネルギーは信頼できる再生可能エネルギー源であることが証明されています。屋根の上や畑に設置された大型のソーラーパネルは、太陽の重要な光線を捉えて電気に変換します。この現象は今日では珍しいことではありません。しかし、従来のソーラーパネルは見た目が悪いと考え、使用をためらう人もいます。科学者たちはこの課題を克服する方法を模索しています。

△ 3Dプリントされたバイオニックソーラーパネルのプロトタイプのレンダリング
2025年3月7日、アンタークティックベアは、米国コーネル大学の研究者が3Dプリントを使用して、さまざまな構造や形状に巻き付けることができる順応性のあるバイオニック太陽光発電技術であるHelioSkinを開発していることを知りました。

HelioSkin プロジェクトの背後にあるチームには、プロジェクト リーダーである建築・芸術・計画学部の建築学教授ジェニー・セイビン、人文科学学部の物理学教授イタイ・コーエン、統合植物科学学部の植物生物学教授アドリエンヌ・ローダーなど、複数の分野の研究者が集まっています。このプロジェクトの最終的な目標は、バイオミメティック設計を持ち、実際に太陽の動きを追跡できる、見た目がより魅力的で簡単に統合できるソーラーパネルを開発することです。

「自然は効率ではなく、回復力です」とサビン氏は言う。「生物学は長期にわたるプロセスであり、より長い時間スケールで進行します。さらに、太陽を追跡できる植物は光合成に有利であることが研究でわかっています。これは建物の持続可能性と回復力を考える上で非常に効果的な方法だと考えています。」

△左から:建築学教授ジェニー・セイビン氏、研究助手ジーヤ・サヴァニ氏、博士研究員アビラッシュ・シン・ヤダフ氏、物理学教授イタイ・コーエン氏
光追跡バイオニックソーラーパネルプロジェクト開発段階

HelioSkin の長期的なビジョンは、ロールツーロール印刷技術を使用して、折り紙のような柔軟な太陽光発電パネルを数キロメートル印刷し、それを建物に巻き付けて建設業界の環境への影響を軽減することですが、現在の開発段階では、チームは小規模なプロジェクトに重点を置いています。彼らは、コンピューター設計と 3D プリントなどのデジタル製造プロセスを使用して、カスタム フィルターと太陽光発電パネル アセンブリを作成しました。

「基本的なアイデアは、2D プリントを安価に印刷し、それを 3D 形状に変形させて、構造に合わせて曲げられるようにすることです」とコーエン氏は説明します。「普通の紙で物体を包むことはできません。しわが寄ってしまいます。たとえば、オレンジを紙で包もうとすると、かなりしわが寄ってしまいます。これを実現した革新的な方法の 1 つは、紙をパネルとヒンジのパターンにカットして、丸い物体に合わせて部分的に伸びるようにしたことです。2 つ目の戦略は、ヒンジを作るのに布を使うことでした。布はヒンジのような曲げ効果を実現するのに十分な柔らかさがあります。」

△ 研究者たちは 3D プリントを使用して HelioSkin の設計図を開発しています。現在、チームは裏庭用の小型ソーラー キャノピー HelioSkin を開発するための 3 年間のパイロット プロジェクトを開始しています。このプロジェクトは、国立科学財団のコンバージェンス・アクセラレーター・プログラムの支援を受けており、2年目には実物大のプロトタイプの開発を完了する予定だ。パイロットプロジェクトが進むにつれ、チームはプロジェクトの終了までにソーラーパネルキャノピーの商品化の初期段階に移行し、屋外の電化製品や照明に電力を供給できるようになることを期待しています。

ローダー氏はさらに次のように付け加えた。「HelioSkin は、太陽エネルギーをより魅力的にする方法を具体化しており、人々が太陽エネルギーの有用性と面白さを本当に理解できるようになります。私たちの目標は、小さなアプリケーションから建築規模まで、光を変形および追跡できるようにすることです。」

最終製品に積層造形がどのように組み込まれるかはまだ明らかではありませんが、変形可能で柔軟な材料の開発において重要な役割を果たしてきたことは確かです。これらの材料は光起電特性を統合しており、最適な効率を得るために光を追跡することができます。





太陽エネルギー、パネル、バイオミミクリー、太陽光発電

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