Учёные из университета гражданской авиации Китая разработали крыльевой приёмник для дронов, который позволяет им подзаряжаться от наземного лазера прямо во время полёта. Устройство использует зелёный лазер и совмещает несколько способов преобразования энергии.
Источник изображений: Matter & Light, hothardware.com
Разработку под руководством Хань Цзяньхуа (Han Jianhua) представили в журнале Matter & Light. В основе технологии лежит тандемная архитектура, в которой передний слой представляет собой специализированную перовскитную ячейку, настроенную на улавливание зелёного света с длиной волны около 520 нанометров, а под ним размещён термоэлектрический генератор, преобразующий бросовое тепло оптического элемента в дополнительную электроэнергию. Именно такая двойная структура позволила достичь рекордных значений КПД, недоступных для традиционных одиночных фотоэлементов.
Однако концентрация мощного лазерного излучения на компактном приёмнике неизбежно вызывала критический перегрев до 80–90 °C, угрожавший деградацией перовскита и повреждением конструкции. Для решения этой проблемы команда внедрила в матрицу приёмника нанокристаллы триселенида сурьмы, которые обладают низкой теплопроводностью и создают защитный барьер для чувствительного слоя. Это позволило сохранить не только необходимый перепад температур для работы термоэлектрического генератора, но и увеличить размер зёрен (кристаллитов) перовскита, уменьшив внутренние дефекты и улучшив транспорт электронов.
Инженеры также интегрировали каналы воздушного охлаждения непосредственно в структуру крыла, чтобы поток воздуха во время полёта активно охлаждал заднюю сторону термоэлектрического слоя. Такая конструкция помогла одновременно повысить выработку электроэнергии, снизить аэродинамическое сопротивление и создать дополнительную подъёмную силу. В ходе лабораторных испытаний полностью собранный приёмник обеспечил непрерывное вращение двигателя дрона со скоростью 7820 оборотов в минуту без просадок мощности или признаков перегрева, характерных для неоптимизированных систем.
Несмотря на успех прототипа, внедрение технологии в реальных условиях, как отмечает HotHardware, столкнётся с серьёзными практическими препятствиями, включая необходимость создания надёжных систем автоматического слежения за движущейся целью в условиях турбулентности и облачности. Кроме того, использование высокоэнергетических лучей потребует разработки строгих протоколов безопасности, чтобы исключить риски для дикой природы, пилотируемой авиации и наземного персонала.