Bateriile rămân cel mai mare obstacol pentru drone. Odată ce se descarcă, aparatul trebuie să aterizeze, iar misiunile se întrerup. Cercetători din China au dezvoltat acum un receptor ușor care transformă lumina laserului în electricitate. Tehnologia ar putea permite dronele să se reîncarce în aer.
Sistemul nu a fost încă testat în zbor exterior. În laborator, însă, a alimentat elicea unui model de dronă staționară și a atins o eficiență de conversie energetică de 38,49%.
„Imaginați-vă un viitor în care dronele care inspectează păduri, monitorizează dezastre sau livrează colete nu mai trebuie să aterizeze frecvent pentru a schimba bateriile. Pe măsură ce dronele preiau misiuni mai lungi, autonomia bateriei a devenit una dintre cele mai mari bariere”, a declarat autorul principal Jianhua Han, de la Universitatea de Aviație Civilă din China.
Receptorul se inspiră din designul celulelor solare, dar este optimizat pentru lumina laser concentrată, nu pentru soare. La bază se află perovskitul, un material cristalin eficient în conversia luminii în electricitate. Dispozitivul se numește PLC-TE (perovskite laser cell-thermoelectric tandem) și combină două straturi. Primul transformă direct lumina laserului în curent. Al doilea, termoelectric, recuperă energia din diferența de temperatură creată de căldura laserului.
Căldura a fost o problemă majoră. Sub un laser puternic, receptorul ajungea la 80-90°C. „Când am testat dispozitivul sub un laser de putere mare, camera termică a arătat temperaturi de 80 până la 90 de grade Celsius. A fost mult mai mult decât ne așteptam și ne-a făcut să realizăm că acumularea de căldură este o problemă mult mai serioasă decât ne imaginaserăm”, a spus Han, citat de ZME Science.
Pentru a controla temperatura, cercetătorii au încorporat nanocristale de antimoniu triselenid. Acestea conduc prost căldura și acționează ca o barieră termică. Au montat receptorul sub aripa unui model de dronă și au creat canale de aer în aripă. Fluxul de aer răcește partea din spate a dispozitivului și îmbunătățește performanța.
Când un laser verde a fost îndreptat spre receptor, acesta a generat suficientă energie pentru a învârti elicea. Studiul a fost publicat în jurnalul Matter & Light.
Provocările rămân mari. În zbor real, laserul trebuie să urmărească continuu drona, în ciuda vântului, vibrațiilor și schimbărilor de direcție. Ceața, ploaia sau praful pot slăbi fasciculul. Următorul pas este testarea pe o dronă ușoară în condiții exterioare.
„Lucrarea noastră demonstrează posibilitatea de a ‘alimenta aeronavele cu lumină’. Trecerea de la 1 la 100 va necesita rezolvarea multor provocări de inginerie, dar sperăm că aceasta oferă un punct de pornire pentru dezvoltarea viitoare”, a concluzionat Han.
Tehnologia ar putea prelungi misiunile de inspectare, monitorizare a dezastrelor sau livrare de pachete, acolo unde aterizările frecvente sunt un handicap major.
Mai multe detalii, pe Matter & Light.
