پژوهشگران دانشگاه صنعتی هوانوردی غیرنظامی چین با الهام از فناوری سلولهای خورشیدی، موفق به ساخت گیرندهای سبکوزن شدهاند که میتواند با تبدیل انرژی لیزر به برق، پهپادها را در حین پرواز شارژ کند. این دستاورد که در مجله علمی Matter & Light منتشر شده است، میتواند محدودیت عمر باتری را در مأموریتهای طولانیمدت برطرف کند.
کاربرد فناوری جدید در مأموریتهای هوایی
جیانهوا هان (Jianhua Han)، نویسنده ارشد این مطالعه، معتقد است این فناوری موانع فعلی پهپادها را کاهش میدهد. استفاده از این سیستم میتواند در حوزههای زیر کاربرد گستردهای داشته باشد:
- بازرسی و پایش جنگلها
- نظارت بر بلایای طبیعی
- تحویل بستهها در مسیرهای طولانی
این فناوری نیاز به فرود مکرر پهپادها برای تعویض باتری را از بین میبرد.
ساختار سلول لیزری پروسکایت-ترموالکتریک (PLC-TE)
این فناوری بر پایه دستگاه ترکیبی موسوم به سلول لیزری پروسکایت-ترموالکتریک (PLC-TE) طراحی شده است. این دستگاه عملکرد خود را از طریق دو لایه اصلی انجام میدهد:
- لایه پروسکایت: این ماده پیشرفته وظیفه جذب نور و تبدیل انرژی لیزر به برق را بر عهده دارد.
- لایه ترموالکتریک: این لایه انرژی گرمایی حاصل از فرآیند را جذب کرده و از طریق اختلاف دما، آن را به برق تبدیل میکند.
هرچه اختلاف دما بین سمت گرم (رو به لیزر) و سمت سرد دستگاه بیشتر باشد، میزان برق تولیدی توسط لایه ترموالکتریک افزایش مییابد.
چالش مدیریت گرما و راهکار خنکسازی
یکی از چالشهای اصلی در استفاده از لیزرهای قدرتمند، گرم شدن بیش از حد دستگاه و کاهش بازدهی آن است. طبق آزمایشهای انجام شده، دمای دستگاه تحت تابش لیزر پرقدرت به ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد رسیده بود که نشاندهنده تجمع شدید گرماست.
برای مقابله با این مشکل، پژوهشگران از لایههای خنککننده و کانالهای هوا استفاده کردهاند تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری کرده و بازدهی تبدیل انرژی را در سطح بالایی حفظ کنند.