2019年12月27日，由中新网黑龙江新闻5月23日电哈尔滨工业大学冷劲松教授课题组开发的“基于形状记忆聚合物智能复合结构的可展开柔性太阳能电池系统”与长征5号火箭在海南文昌成功搭载于中国空间技术研究院研制的实用20号卫星上。作为卫星的主要任务之一，该系统于2020年1月5日成功完成了关键技术测试，并在世界上首次实现了基于形状记忆聚合物复合结构的柔性太阳能电池在轨可控部署。整体认为，柔性太阳能电池在地面压接锁定-轨道可控展开-展开后能够承受高刚度的问题得到了解决。

作为航天器的关键部件之一，太阳能电池通常需要经过“地面制造-折叠-发射到太空-太空部署”的四个步骤才能在轨道上工作。下一代大型或超大型空间结构对能源系统提出了极高的要求。作为太阳能电池发展的新趋势之一，柔性太阳能电池具有重量轻、柔韧性好、储存率高等优点。然而，在空间应用过程中也存在一些困难，如折叠和锁定、驱动展开和展开后刚度低。

哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所在杜院士和院士的领导下，于20世纪90年代初在国内率先确立了智能材料与结构的研究方向。冷劲松教授的研究团队以“科技结合，服务太空”的发展理念为指导，致力于智能材料的结构力学及其在航天、航空、生物医学等领域的应用研究。自2006年以来，研究组开展了形状记忆聚合物及其复合材料的结构研究，并自主开发了适用于航天环境的各种类型和系列的形状记忆聚合物材料，能够满足高、低轨道等不同极端空间环境的需求。具有形状记忆合金(形状

不同于记忆合金形状记忆聚合物

聚合物)是一种激发响应聚合物材料，具有主动可控大变形(20%-500%)、驱动方式多样、刚度可变等特点。它可以设计成集成驱动和轴承功能的组件。它结构简单，可靠性高，有望在未来部分取代复杂的机电驱动系统。

此次搭载的“基于形状记忆聚合物智能复合结构的可展开柔性太阳能电池系统”主要包括哈尔滨工业大学研制的形状记忆复合材料的锁定和释放机构、上海航天动力研究所研制的形状记忆聚合物复合材料可展开梁和柔性太阳能薄膜电池。基于复合材料力学理论和精细结构设计，形状记忆聚合物复合材料结构可以实现柔性太阳能电池的锁定、释放和展开，以及展开后的高刚度和承重功能。在卫星发射过程中，形状记忆复合锁定和释放机构可以提供并实现高刚性锁定；进入轨道后，在轨道上完成稳定无冲击解锁；在展开过程中，通过形状记忆聚合物复合可展开梁的可控拉伸，驱动柔性太阳能薄膜电池展开；展开后，形状记忆聚合物复合梁结构的刚度恢复到与常规复合结构相同的水平，并且其在展开状态下的基频较高，从而提供高刚度承载功能。此次搭载的可展开柔性太阳能电池系统通过形状记忆聚合物复合材料结构实现锁定、释放和结构展开功能，不采用烟火分离装置、铰链和电机驱动等传统方法，结构简单，解锁和展开时几乎没有冲击，展开时间和过程可控，展开结构刚性高。

在中国空间技术研究院通信卫星部的大力支持和协助下，“基于形状记忆聚合物智能复合结构的柔性太阳能电池系统”于2020年1月5日在轨成功验证。这是哈尔滨工业大学于2016年首次实现形状记忆聚合物复合材料在地球同步轨道环境下的在轨验证。基于形状记忆聚合物复合结构的柔性太阳能电池系统在世界上首次可控制地部署在轨道上。两次在轨任务的成功表明，中国在智能材料和航天器结构方面的研究处于世界前列。在以往技术积累的基础上，基于形状记忆聚合物复合材料的智能结构也将应用于中国首次火星探测任务——“田文一号”。未来，相关技术也有望应用于深空探测、空间站、探月工程、卫星等不同航天器平台中的空间可展开结构、锁定和释放机构以及柔性太阳能电池系统，在航空航天、航空、汽车、高端设备、智能制造、机器人、生物医学等领域具有广阔的应用前景。(蓝欣

刘)

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