Un pequeño diamante cultivado en laboratorio que mide unos pocos milímetros por lado podría algún día permitir que los drones civiles se recarguen en pleno vuelo a través de un láser. Gracias al diamante el rayo láser puede permanecer lo suficientemente fuerte a una larga distancia como para recargar las células fotovoltaicas en la superficie de los drones. Este sistema, que no representa una amenaza para la salud humana, está siendo desarrollado por la escisión de EPFL, LakeDiamond. También podría utilizarse para transmitir energía y datos a satélites y acaba de ser incluido en los diez proyectos apoyados durante dos años por la Oficina Espacial Suiza.

Los drones se utilizan para un número creciente de propósitos. Sus diseños son cada vez más eficientes, y las técnicas para volarlos se están perfeccionando cada vez más. Pero los drones todavía tienen el mismo punto débil:su batería. Esto es particularmente cierto en el caso de los drones de hélice, que son populares para la recopilación de información en regiones peligrosas o de difícil acceso. Estos drones pueden volar solo alrededor de 15 minutos a la vez porque sus motores agotan rápidamente sus baterías. Una forma de abordar esta limitación, sin sobrecargar los drones, sería recargarlos mientras están en el aire utilizando un sistema de transmisión de energía:un rayo láser rico en energía que es guiado por un sistema de seguimiento y que brilla directamente sobre las células fotovoltaicas en el exterior de los drones. .

Varios laboratorios de todo el mundo, incluso en los EE. UU., Hemos estado trabajando en esta idea en los últimos años. LakeDiamond, una spin-off de EPFL con sede en Innovation Park, ahora ha demostrado la viabilidad de utilizar un láser de alta potencia para este propósito. Y lo que es más, El láser de LakeDiamond emite una longitud de onda que no puede dañar la piel ni los ojos humanos; la cuestión de la seguridad es primordial. ya que el sistema está diseñado para su uso con drones civiles. La tecnología de LakeDiamond se basa en diamantes que se cultivan en el laboratorio de la empresa y, posteriormente, se graban a nivel atómico.

Récord mundial de poder

A pesar de las apariencias, Los rayos láser estándar no son tan rectos como parecen:mientras viajan, se expanden muy levemente, lo que lleva a una pérdida de densidad a medida que avanzan. Pero el sistema de LakeDiamond produce un rayo láser con una longitud de onda de 1,5 µm que, además de estar seguro, Puede viajar mucho más lejos sin perder fuerza. "Sistemas desarrollados por otras empresas y laboratorios, a menudo para aplicaciones militares, Emplear láseres que son más potentes y, por lo tanto, más peligrosos para los humanos, "dice Pascal Gallo, CEO de LakeDiamond. Su empresa tomó el rumbo opuesto:su tecnología transforma los rayos emitidos por un diodo simple de baja potencia en un rayo láser de alta calidad. Su haz tiene un diámetro mayor, y sus rayos permanecen paralelos a una distancia mayor, en este caso hasta varios cientos de metros.

En el láser de LakeDiamond, la luz producida por un diodo se dirige a un amplificador compuesto de material reflectante, un componente óptico y una pequeña placa de metal para absorber el calor. El avance no radica en esta configuración, que ya existe, pero con el hecho de que el haz emitido tiene solo unas pocas docenas de vatios. El secreto es utilizar un pequeño diamante cuadrado cultivado en laboratorio como componente óptico, ya que ofrece un rendimiento incomparable. El sistema de LakeDiamond tiene el récord mundial de funcionamiento continuo con una longitud de onda en el medio del rango de infrarrojos:entrega más de 30 vatios en su configuración básica. "Eso equivale a alrededor de 10, 000 punteros láser, "agrega Gallo.

Las propiedades clave de los diamantes cultivados en laboratorio incluyen alta transparencia y conductividad térmica. Lograr esas cosas, y dominar el proceso de nanograbado, llevó a los investigadores más de diez años de desarrollo. LakeDiamond cultiva sus diamantes a través de un proceso de deposición de vapor químico, un enfoque que asegura su pureza y reproducibilidad. Las superficies de los diminutos diamantes cuadrados resultantes se esculpen a nivel nano utilizando la experiencia desarrollada en el laboratorio de Niels Quack en EPFL. Gracias a sus propiedades inherentes y formas grabadas, los diamantes son capaces de transferir calor a una pequeña placa de metal que lo disipa, mientras que al mismo tiempo refleja la luz de tal manera que crea un rayo láser.

"Para lograr una mayor potencia, digamos para recargar un dron más grande, estos láseres podrían operarse fácilmente en serie, "dice Nicolas Malpiece, que está a cargo de la transmisión de energía en LakeDiamond. El sistema de recarga remota de la empresa funciona en el laboratorio, pero requerirá un mayor desarrollo y perfeccionamiento antes de que esté listo para su uso en el campo. ¿Qué pasaría si un dron vuela detrás de un obstáculo y se corta su fuente de energía láser? Actualmente se están explorando varios enfoques a este problema. Una pequeña batería de respaldo podría hacerse cargo temporalmente, o, para misiones de recopilación de información en terrenos accidentados, por ejemplo, el dron podría simplemente regresar al alcance del láser para recargar su batería.

Este sistema de transmisión de energía también es interesante para otras áreas de aplicación. Por ejemplo, se puede utilizar para cargar y transmitir datos a satélites. El desarrollo del sistema está incluido en un programa de apoyo de la Oficina Espacial Suiza, que comenzó el 1 de noviembre y tiene una duración de dos años.