به نقل از «قدس آنلاین»

شارژ مجدد باتری پهپادها در حین پرواز / طول عمر پهپادها با سلول‌های خورشیدی پروسکایت

تاریخ انتشار: ۴ اردیبهشت ۱۴۰۳ | کد خبر: ۴۰۱۸۱۹۹۱

پهپادهای مجهز به صفحات خورشیدی از نور خورشید برای شارژ مجدد باتری‌های خود استفاده می‌کنند. با این قابلیت می‌توانند در هنگام پرواز نیز باتری‎های خود را شارژ کنند. این موضوع بدین جهت اهمیت دارد که دریافت خودکار انرژی در طی مسیر پرواز، به حفظ عملکرد مستقل و مناسب پهپاد، آن هم برای مدت زمان نسبتا زیاد، کمک می‌کند؛ چرا که نیاز شارژ مجدد باتری‎های پهپادها در ماموریت‌های عملیاتی به ویژه در موقعیت‌های دور یا غیرقابل پیش‌بینی بیش از پیش احساس می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

پژوهشگران دانشگاه "یوهانس کپلر لینز" فناوری‌هایی را توسعه داده‎‌اند که می‎توان از آن در ساخت پهپادهای جدید با چنین قابلیت‎هایی استفاده کرد. ابداع و توسعه استفاده از سلول‌‎‎های خورشیدی بر روی پهپادهایی با داشتن طیف متنوعی از ماموریت‎ها مثل ماموریت‌های شناسایی نظامی یک قابلیت بسیار مناسب می‎باشد؛ چرا که سلول‎های خورشیدی انعطاف پذیر و در تولید انرژی برای مدت زمان زیادی خودکفا است. صفحات خورشیدی "دو بعدی" و یا "سه بعدی پروسکایت" از جمله این ابداعات فناوری پهپادهای مدرن می‌باشد. پایداری نسبتا بالا و توان خروجی تا حدود 45وات، از جمله ویژگی‎های قابل توجه این صفحات است که عملکرد پیشرفته‎‌ای را ارائه می‌دهد. این میزان چگالی توان، باعث تمایز این صفحات از سایر فناوری‌های خورشیدی شده است.

انعطاف پذیری صفحات خورشیدی با پروسکایت

محققان با تحقیق بر روی مواد جدید به ماده تازه‌ای به نام "پروسکایت" روی آورده‌اند که توانایی ساخت سلول‌های خورشیدی فشرده و انعظاف پذیر را به آنها می‎دهد. سلول‌های خورشیدی پروسکایت انرژی خورشیدی ارزان‎تر و با کارایی بیشتر را ارائه می‌دهند و در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته برای حرکت پیشران پرنده‎هایی همچون پهپادها بسیار خوب هستند. یکی دیگر از ویژگی‌های این سلول‎ها پوشش چرخشی و چاپ جوهرافشان آنهاست که نسبت به سلول‎های سیلیکونی متمایز هستند؛ ضمن اینکه روش‎های تولید آنها ساده‎‌تر و مقرون به صرفه‌تر است؛ چرا که ضخامت سلول‌های خورشیدی دو بعدی یا سه بعدی پروسکایت با بازدهی۲۰.۱ درصد و انعطاف‌پذیری بسیار مناسب کمتر از۲.۵ میکرومتر می‎باشد.

همچنین مدارهای الکتریکی مستقل سلول‌های خورشیدی بسیار سبک و منعطف هستند که 20 برابر نازک‌تر از تار موی انسان است و هرجایی که نور خورشید باشد، برق لازم وسایل مختلف الکترونیکی را تامین کند. استفاده ازمواد فتوولتائیک قدرتمند با بسترهای پلاستیکی شفاف ترکیب شده باعث مقاومت خوبی در برابر نفوذپذیری حرارت و رطوبت می‌شود. به این دلیل که ساخت سلول‌های خورشیدی با قابلیت انعطاف پذیری زیاد، بسیار پایدار و مطمئن با توان برتر نسبت به وزن به محاسبات ظریفی نیاز دارد.

مسئولان این پژوهش صنعتی گفته‎اند:«فتوولتائیک‌های سبک ، سازگار و بسیار مناسب و توانمند، توانایی تولید و توسعه نسل بعدی فناوری این سامانه‎های پیشران خورشیدی را برای ما آسان‌تر می‎کند.»

همچنین، پژوهشگران این پژوهش گفته‌اند:«رویکرد دو مرحله‌ای در ساخت سلول‌های خورشیدی با فناوری پروسکایت، به شکل قابل توجهی پایداری عملیاتی آنها را بهتر کرده است.» این موضوع که یک پهپاد مستقلا بدون شارژ یا سوخت گیری مجدد زمینی، بتواند به شکل خودکار در حین پرواز شارژ شود برای محققان اهمیت زیادی دارد.  

لازم به ذکر است، حدود30 سلول در این صفحات خورشیدی پهپادها به شکلی منظم گنجانده شده که توانایی پرواز مستقل از شارژ مجدد زمینی را به آن می‎دهد. این موضوع نشان داد صفحات خورشیدی کارایی و طول عمر بالایی نسبت به سایر باتری‌ها به ویژه باتری‎های لیتیومی دارد. ماموریت‎های رزمی، ماموریت‌های نقشه برداری از سطوح مختلف زمین در مقیاس زیاد، ماموریت‎های جستجو و نجات از جمله مهم‌ترین وظایف پهپادهای مجهز به سلول‎‌های خورشیدی می‌تواند باشد.

حمید اسدی – خبرنگار تحریریه جوان قدس

منبع: قدس آنلاین

کلیدواژه: سلول های خورشیدی صفحات خورشیدی شارژ مجدد

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.qudsonline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «قدس آنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۴۰۱۸۱۹۹۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کشف تکنیکی جدید برای تغییر گروه خونی اهدایی

پژوهشگران ترکیبی از آنزیم‌های تولیدشده توسط گونه‌ای باکتری‌های موجود در روده انسان را شناسایی کردند که در مطالعات آزمایشگاهی می‌توانند سلول‌های قرمز خون را با بازده بالا به نوع O تبدیل کنند.

به گزارش زومیت، سلول‌های قرمز خون مانند تقریبا تمام سلول‌های بدن انسان با ساختارهای قندی منحصربه‌فردی پوشیده شده‌اند. این ساختارها از فردی به فرد دیگر متفاوت هستند و برخی دارای ساختارهای نوع A هستند و برخی ساختارهای نوع B را دارند. برخی هر دو ساختار نوع A و B را دارند و برخی هیچ‌یک از این ساختارها را ندارند و در گروه O قرار می‌گیرند.

سیستم ایمنی که هرگز با انواع A یا B برخورد نکرده باشد، در صورت مواجهه با آن‌ها به این سلول‌ها حمله می‌کند و آن‌ها را از بین می‌برد، درحالی‌که گروه خونی O را بیشتر دریافت‌کنندگان بدون مشکل می‌پذیرند.

به دلیل این تطبیق‌پذیری، ذخایر خون نوع O اغلب مصرف می‌شود، خصوصا در شرایط اضطراری که پزشکان باید بدون دانستن گروه خونی بیمار سریع عمل کرده و جان او را نجات دهند.

تبدیل سلول‌های قرمز خون به نوع عمومی O ایده جدیدی نیست. در سال ۱۹۸۲ دانشمندان آنزیمی را در دانه‌های قهوه شناسایی کردند که می‌توانست قندهای سطحی سلول‌های نوع B را حذف کند. اما آن واکنش آنزیمی بسیار ناکارآمد بود و استفاده از آن در مقیاس بزرگ ممکن نبود.

 همچنین برخلاف وعده‌های اولیه نگرانی‌هایی درمورد ایمنی آن مطرح شد. به دلایل ناشناخته، با اینکه تقریبا کل آنتی‌ژن‌های سلول‌های خون اهداکننده حذف می‌شد، گاهی اوقات خون اهدایی با گیرندگان همچنان ناسازگار بود. بنابراین، دانشمندان به نقطه شروع برگشتند و آنزیم‌های دیگری را در مجموعه باکتری‌های روده شناسایی کردند.

مشکلی که وجود دارد این است که تا سال ۲۰۲۲ بیش از ۴۰ سیستم گروه خونی به غیر از سیستم ABO و فاکتور RH شناسایی شده است. حتی در گروه‌های خونی A و B، ساختارهای قندی با طول‌ها و چگالی‌های متفاوت روی غشای سلول‌های قرمز خون وجود دارد.

پژوهشگران برپایه پژوهش‌های گذشته چندین آنزیم کاندیدای ساخته‌شده توسط باکتری آکرمانسیا موسینیفیلا (Akkermansia muciniphila) را انتخاب کردند و سلول‌های قرمز خون از چندین اهداکننده و زیرگروه‌های مختلف A و B را درمعرض آن‌ها قرار دادند.

آنزیم‌ها با غلظت‌های بالای سلول‌های قرمز خون و در دمای محیط و فقط به مدت ۳۰ دقیقه انکوبه شدند و این امر موجب بهبود فرآوری طولانی‌تر و شرایط کمتر کارآمد کاندیداهای قبلی شد. این شرایط ملایم بدون استفاده از افزودنی‌ها (برای مثال دکستران) به همراه کارآیی بالای آنزیم، از پارامترهای مهم امکان‌سنجی در کاربردهای بالینی هستند.

حذف ساختارهای قندی بلند علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف گروه‌های خونی A و B، ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

آنزیم‌های انتخابی علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف A و B، تمام چهار ساختار قندی شناخته‌شده A و B را حذف کردند. حذف ساختارهای قندی طولانی ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

برای درک این موضوع که چرا بخش کوچکی از سلول‌های قرمز خون ظاهرا بدون قند همچنان با پلاسمای گروه خونی O واکنش متقابل دارند و برای بهبود روند تبدیل سلول‌های گروه خونی A به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

با‌این‌حال، پژوهشگران می‌گویند مطالعه جدید آن‌ها با شناسایی آنزیم‌هایی که انواع بیشتری از آنتی‌ژن‌های A و B را حذف می‌کنند، به تولید خونی که با همه گروه‌های خونی سازگار باشد، کمک می‌کند.

گروهی از پژوهشگران در سال ۲۰۲۲ در شرایط آزمایشگاهی از استراتژی مشابهی (با آنزیم‌های متفاوت) برای تبدیل ریه‌های اهدایی از گروه خونی A به گروه خونی O استفاده کردند. پژوهش جدید ممکن است این تلاش‌ها را به‌قدر کافی بهبود دهد که استانداردهای ایمنی موردنیاز برای کارآزمایی‌های پیوند عضو در انسان را برآورده سازد.

سلول‌های قرمز خون رشدیافته در آزمایشگاه نیز در کارآزمایی‌های بالینی تحت آزمایش قرار دارند تا مشخص شود که آیا ماندگاری آن‌ها بیشتر از خون اهدایی است یا خیر. اگر این‌طور باشد، این دستاورد می‌تواند تقاضا برای ذخایر خون را کاهش دهد و همچنین به بیمارانی که به تزریق مکرر خون نیاز دارند، کمک کند دچار عوارض نشوند.

یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Nature Microbiology منتشر شده است.

کانال عصر ایران در تلگرام