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发布2018年11月16日 通过

使用钻石在飞行中充电平民无人机

每侧几毫米的小型实验室生长的钻石可能有一天能够通过激光在中间飞行中充电的民用无人机。由于钻石,激光束可以保持足够强大的距离,以便充电光伏细胞在无人机表面上。这种系统没有对人类健康造成威胁,正在开发epfl.旋转Lakediamond。它还可以用于将电力和数据传送到卫星,并且刚刚包含在瑞士空间办公室两年的10个项目中。有关更多信息,请参阅亚博体育报告无人机2018-2038.无线充电2017-2027
无人机被用于越来越多的目的。他们的设计更有效率,并且飞行它们的技术一直在改进。但无人机仍然具有相同的弱点:他们的电池。螺旋桨无人机尤其如此,这对于危险或难以到达地区的信息收集目的是流行的。这些无人机一次只能在15分钟内飞行,因为他们的发动机迅速通过他们的燃烧电池。解决这个限制的一种方法 - 在没有称重无人机的情况下 - 是使用电力射线系统的乐高电车的同时重新充电:通过跟踪系统引导的能量丰富的激光束并直接在无人机外部上的光伏电池闪耀。
近年来,世界各地的几个实验室在美国致力于这个想法。Lakediamond是一个基于Innovation Park的EPFL分拆,现已表明了使用高功率激光器的可行性。更重要的是,Lakediamond的激光发出了不能损坏人体皮肤或眼睛的波长 - 安全问题是至关重要的,因为该系统旨在与民用无人机一起使用。Lakediamond的技术是在公司实验室种植的钻石周围建造的,随后在原子水平蚀刻。
世界权力纪录
尽管外观,标准激光束并不像它们似乎一样直:当他们旅行时,他们略微扩展,导致密度损失。但是Lakediamond的系统产生波长为1.5μm的激光束,除了安全,还可以在没有失去强度的情况下走得更远。“由其他公司和实验室开发的系统,通常用于军事应用,雇用更强大,更危险对人类的激光,”Lakediamond首席执行官Pascal Gallo说。他的公司采取了对面的粘性:他们的技术将简单的低功耗二极管发出的光线转换成高质量的激光束。它们的光束具有较大的直径,其光线在更长的距离上保持平行 - 在这种情况下高达几百米。
在Lakediamond的激光器中,二极管产生的光被引导在由反射材料,光学部件和小金属板组成的助力器,以吸收热量。突破不在这个设置中,已经存在,但是由于发出的光束只有几十个瓦特强烈。秘诀在于使用小型实验室生长的金刚石作为光学元件,因为这提供了无与伦比的性能。Lakediamond的系统使用红外范围中间的波长持续运行的世界纪录 - 它在其基础配置中提供了30多瓦。“相当于大约10,000个激光指针,”添加Gallo。
实验室生长的钻石的关键特性包括高透明度和导热率。实现这些事情 - 并掌握纳米蚀刻过程 - 以十年的发展为研究人员。Lakediamond通过化学气相沉积的过程来增长它的钻石,一种确保其纯度和再现性的方法。然后,使用Niels Cuack在EPFL的实验室中开发的专业知识在纳米水平上雕刻所得到的微小方形钻石的表面(阅读本主题上的EPFL文章)。由于其固有的特性和蚀刻形状,钻石能够将热量传递到散射它的小金属板,而同时以这样的方式反射光以产生激光束。
“为了实现更大的权力 - 说要充电较大的无人机 - 这些激光器很容易串联操作,”Nicolas Malpiece说,他们负责在Lakediamond的电力发光。该公司的远程充电系统在实验室中工作,但在它准备出用于现场使用之前,需要进一步的开发和改进。如果无人机飞过障碍物并从激光能量源切断,会发生什么?目前正在探索对此问题的几种方法。一个小型备用电池可以暂时接管,或者,对于例如粗糙地形上的信息收集任务,无人机可以简单地返回激光的范围内,以便充分电池。
这种能量传输系统对于其他应用领域也很有趣。它可以例如用于对卫星充电和发送数据。该系统的发展包含在瑞士空间办公室的支持计划中,该计划于11月1日开始并运行两年。
来源和顶部图片:EPFL
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