Информационно аналитический портал «Твоя Свободная трибуна» / Беспроводные кристаллы для доставки энергии могут раскрыть возможности дронов

Беспроводные кристаллы для доставки энергии могут раскрыть возможности дронов

Беспроводные кристаллы для доставки энергии могут раскрыть возможности дронов

Фото из открытых источников
Кристаллы, способные преобразовывать свет непосредственно в механическую энергию без использования электричества в качестве промежуточного этапа, могут привести к множеству достижений. Например, дроны, работающие на лазерных лучах, могут сократить потребление батарей или вообще обойтись без них, а экономия веса обеспечит дополнительные возможности. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Materials.
 
Идея беспроводной передачи энергии имеет давнюю привлекательность. Никола Тесла потратил годы, пытаясь разработать способ питания ламп без проводов, и его почитание настолько велико, что некоторые люди полагают, что он сделал это только для того, чтобы технология была подавлена. Предложения по излучению энергии, собранной солнечными панелями в космосе, являются еще одной версией, которая периодически возрождается.
 
Однако обычно они включают преобразование передаваемого электромагнитного излучения в электричество, которое затем используется для питания двигателей или освещения шаров. К сожалению, один из самых основных законов физики заключается в том, что любое преобразование энергии связано с некоторой неэффективностью. Следовательно, профессор Райан Хейворд из Университета Колорадо в Боулдере стремится свести к минимуму необходимые преобразования.
 
«Мы, так сказать, вырезаем посредника, берем световую энергию и превращаем ее непосредственно в механическую деформацию», — сказал Хейворд. Ключом к этому процессу являются органические кристаллы, которые изгибаются под воздействием света.
 
Хейворд возглавляет команду, которая использует эти фотомеханические материалы для выполнения работ, чтобы роботам не приходилось носить с собой батарейки, по крайней мере, до тех пор, пока у них есть прямая видимость обратно к источнику света. Таким образом, дрон, питаемый лазерным лучом, сможет оставаться в воздухе дольше и, возможно, выполнять более сложные воздушные маневры, чем если бы ему приходилось нести батареи и другие тяжелые электрические системы.
 
Фотомеханические материалы не новы, но предыдущие версии были неэффективны и так легко ломались, что представляли собой скорее диковинку, чем основу для полезных машин. Команда Хейворда обнаружила, что крошечные, высокоупорядоченные кристаллы диарилэтена могут работать намного лучше, если их объединить в больших количествах. «Что интересно, так это то, что эти новые приводы намного лучше, чем те, что были у нас раньше», — сказал Хейворд. «Они быстро реагируют, служат долго и могут поднимать тяжелые предметы».
 
Команда Хейворда внедряет массивы кристаллов в микроскопические отверстия в полимерных материалах. Они обнаружили, что это делает их более надежными и мощными. Под воздействием света кристаллы заставляют полимер изгибаться, что может привести к вращению двигателя. Они продемонстрировали, что кристаллы весом 0,02 миллиграмма могут поднимать предметы, в тысячи раз превышающие их вес.
 
Это не означает, что все проблемы беспроводной передачи энергии решены. В настоящее время команда может заставить свою комбинацию кристаллов и полимеров сгибаться и разгибаться только под воздействием света, поскольку кольца внутри молекулярной структуры кристаллов открываются и закрываются. Команда хочет иметь в своем распоряжении более широкий спектр возможностей. Хейворд также признает: «Нам еще предстоит пройти путь, особенно с точки зрения эффективности, прежде чем эти материалы смогут действительно конкурировать с существующими приводами».
22-08-2023, 19:30
Вернуться назад