2024年09月20日
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新型光电探测器能模仿光合作用

2022-09-05 16:19:14 来源:科技日报作者:张梦然

记者4日从中国航空工业集团有限公司获悉,由该公司第一飞机设计研究院研制的临近空间长航时大型太阳能无人机——“启明星50”,于3日在陕西榆林首飞成功。

31750分,“启明星50”大型太阳能无人机起飞,空中飞行26分钟,于1816分平稳着陆,各系统运行正常,首飞圆满成功。

“启明星50”大型太阳能无人机技术负责人朱胜利介绍,“启明星50”机翼展为50米量级,采用模块化双机身布局,6台分布式电机螺旋桨提供动力,以铺贴在机翼上表面的太阳能电池板为唯一能量来源,设计最高飞行高度可达2万米以上,可实现连续跨昼夜飞行,是一款能够在高空连续飞行的“伪卫美国密歇根大学研究人员在《光学》期刊发表论文称,他们使用被称为极化子的独特准粒子开发了一种新型高效光电探测器,其灵感来自植物用来将阳光转化为能量的光合复合物。该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合,有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

在许多植物中发现的光合复合物由一个大的光吸收区域组成,该区域将分子激发态能量传递到反应中心,在那里能量转化为电荷。极化子将分子激发态与光子结合在一起,赋予它类光和类物质的特性,从而实现远距离能量传输和转换。这种新型光电探测器是首次展示基于极化子的实用光电设备之一。

为了创建基于极化子的光电探测器,研究人员必须设计允许极化子在有机半导体薄膜中长距离传播的结构。此外,他们必须将一个简单的有机检测器集成到传播区域中,以产生有效的极化子到电荷的转换。

研究人员使用特殊的傅里叶平面显微镜来观察极化子传播,以分析他们的新设备。结果表明,新的光电探测器在将光转换为电流方面比硅光电二极管更有效。它还可从大约0.01平方毫米的区域收集光,并在0.1毫米的“超长”距离内实现光到电流的转换——这个距离比光合复合物的能量传递距离大3个数量级。

到目前为止,观察的大多数极化子为封闭腔中的静止准粒子,顶部和底部都有高反射镜。这项新研究揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播,新设备还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。星”。

由于能源来自太阳能,既高效、清洁、绿色、环保,又能长时间留空飞行,“启明星50”用途广泛。“可执行高空侦察、森林火情监测、大气环境监测、地理测绘、通信中继等任务。”朱胜利说。

国际太阳能无人机的发展至今经历了4个主要阶段,目前正在努力朝着第5个阶段——全面应用阶段发展,即机体、能源系统、动力系统、任务系统都能实现很长的使用寿命,太阳能无人机将拥有长达数月乃至数年的留空能力。

据航空工业相关负责人介绍,“启明星50”是航空工业研制的首款超大展弦比高空低速无人机,首次采用双机身布局的大型无人机,第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机平台,是航空工业科技创新的重要成果。

该负责人表示,“启明星50”的首飞成功,为航空工业大型太阳能无人机发展和型号立项奠定了坚实基础,将进一步推动我国新能源领域、复合材料领域、飞行控制领域等关键技术发展,提升我国向临近空间及远洋远海执行任务的能力。


【责任编辑:关俊龙】

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