Прорыв в технологии OTA-зарядки
Команда под руководством профессора Цзяньхуа Ханя (Jianhua Han) из Китайского университета гражданской авиации представила результаты исследований в журнале Matter & Light. Они создали легкое устройство для сбора энергии с земли, которое позволяет дронам оставаться в воздухе практически бесконечно, получая питание по воздуху (Over The Air, OTA). В основе системы лежит тандемное устройство PLC-TE (Perovskite Laser Cell-Thermoelectric), объединяющее два метода генерации электричества.
Как работает система и почему она эффективна
Ключевая инновация заключается в комбинировании слоев. Перовскитный слой преобразует энергию лазерного луча непосредственно в электричество. Одновременно термоэлектрический слой улавливает побочное тепло и превращает его в дополнительную энергию. Эффективность этого процесса возрастает пропорционально разнице температур между облучаемой лазером стороной и более холодной обратной стороной приемника.
Решение проблемы перегрева: нанокристаллы и аэродинамика
Главным препятствием для технологии стала экстремальная температура: интенсивные лазерные лучи нагревали приемники до 80–90°C, что приводило к деградации эффективности и повреждению конструкции. Для решения этой проблемы ученые применили двухуровневый подход:
- Наноматериалы: В приемник добавлены специальные нанокристаллы, которые являются плохими проводниками тепла. Они действуют как термический барьер, защищая перовскитные и термоэлектрические слои от разрушения.
- Аэродинамическое охлаждение: В крылья дрона интегрированы воздушные каналы. Поток воздуха, создаваемый вращающимися пропеллерами, проходит через эти каналы, эффективно отводя избыточное тепло.
Результаты тестирования
Сочетание наноматериалов и активного охлаждения позволило достичь конверсии энергии на уровне 38,49%. Это один из самых высоких показателей, зафиксированных для данного класса технологий беспроводной передачи энергии. Ниже приведено сравнение ключевых параметров разработанной системы.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| КПД преобразования | 38,49% |
| Тип устройства | PLC-TE тандем (Перовскит + Термоэлектричество) |
| Температура нагрева (до оптимизации) | 80–90°C |
| Метод охлаждения | Нанокристаллический барьер + воздушные каналы в крыльях |
| Статус тестирования | Лабораторные испытания (внешние полеты еще не проводились) |
Перспективы и вызовы
Хотя система еще не проходила летных испытаний в реальных условиях, этот результат является фундаментальным шагом к практическому применению непрерывных полетов дронов. Профессор Хань отмечает, что переход от лабораторного прототипа к массовому внедрению (от «1 к 100») потребует решения сложных задач, связанных с точным отслеживанием лазерного луча и обеспечением безопасности. Тем не менее, исследование закладывает важную основу для будущего беспилотной авиации.
Источник: Tom's Hardware ↗