用激光为飞行中的无人机充电

无线充电对于我们的手机、手表、耳机和其他科技产品来说早已不新鲜。如今，研究人员希望将无线电力送上天空——通过向无人机机翼下方发射激光束，在飞行途中为其充电。研究人员基于太阳能电池设计，打造了一款轻型接收器，可以捕获激光束的能量并将其转化为电能。为了给设备降温，研究人员巧妙地将它布置在无人机机翼上，并采用阻热技术，使接收器能将更多激光能量转化为可用的电力。该研究成果于2026年7月29日发表在《物质与光》（Matter & Light）期刊上。

一款集成在静态无人机模型机翼下方的原型激光供能接收器，将绿色激光的能量转化为电能，同时由螺旋桨产生的气流通过内置冷却通道带走热量。

中国民航大学的Jianhua Han说：“试想一下未来的场景：巡查森林、监测灾害或配送包裹的无人机，不再需要频繁降落更换电池。随着无人机承担越来越长距离的任务，电池续航已成为最大的障碍之一。”

专为散热而设计的激光电池

这项技术的核心是一种钙钛矿激光电池-热电（PLC-TE）串联装置，它是一类针对激光而非太阳光进行优化的太阳能电池。其中的钙钛矿层将激光能量转化为电能，而热电层则捕获原本会以热量形式散失的能量。面向激光的较热一侧与另一较冷一侧之间的温差越大，热电层能产生的电能就越多。

但高功率激光也会显著加热设备，从而降低其效率。

Jianhua Han说：“当我们用高功率激光测试该装置时，热成像仪显示温度达到了80至90摄氏度（176至194华氏度）。这远高于我们的预期，也让我们意识到，热量积聚的问题远比想象中严重得多。”

就地冷却接收器

为防止装置自身过热，研究人员在PLC-TE串联装置中嵌入了特殊的纳米晶体。这些纳米晶体导热性差，起到热障作用，减缓热量的流动，帮助装置在长时间的激光照射下保持性能。在绿色激光照射下，该系统将38.49%的入射能量转化为电能——这是同类技术在类似条件下所报道的最高效率之一。

作为概念验证，团队还将该装置集成到一个静态无人机模型的机翼下方，并在机翼上开出空气通道。将绿色激光照射到装置上后，成功驱动了模型的螺旋桨叶片。而且，气流进一步冷却了热电层的冷端，从而提升了装置的整体性能。

Jianhua Han说：“之前的研究大多聚焦于材料或装置本身。我们想跳出实验室的局限，去思考如何将系统真正集成到飞行器中，如何在运行中冷却，以及如何使其与飞行兼容。这不仅是材料科学的问题，更是一个工程学问题。”

从实验室模型走向实际飞行

该装置尚未进行实际飞行。下一步，它将搭载在一架轻型无人机上进行测试，以证明其在户外能够可靠工作。研究人员还需要考虑如何用激光束精确追踪移动中的无人机，以及如何确保这项技术的安全性。

Jianhua Han说：“我们的工作展示了‘用光为飞行器加油’的可能性。从1到100还需要解决大量工程挑战，但我们希望这能为未来的发展提供一个起点。”

相关链接：https://dx.doi.org/10.1016/j.matlit.2026.100066