智能防护结构让无人机“抗冲击”同时“自发电”

本报讯（见习记者李媛）近日，西北工业大学机电学院教授齐乐华团队在兼顾冲击防护与自供能传感的力学超结构方面取得新进展。相关研究成果发表于《科学进展》。

湍流引起的机翼结构振动和气流冲击已成为影响中小型固定翼无人机（UAV）适航安全的主要因素之一。高可恢复弹性密度的力学超结构可增强材料和结构性能，如高效机械能存储、强负载、高抗冲击性和优异运动敏捷性。然而，高刚度、高强度与可恢复大应变是矛盾的，同时实现以上性能是现有材料或结构面临的世界性难题。此外，低延迟感知、分析实时振动/冲击载荷信息也是UAV适航预警的关键需求，受限于电阻式、压阻式、电容式等传感器依赖额外电源供给与结构轻量化约束的矛盾。

团队通过手性双曲超结构（THM）和自供能感知单元（TENG）协同设计，研发的THM-TENG智能防护结构高效实现了冲击载荷的弹性可恢复吸收。在此过程中，THM-TENG将冲击能转化为电能，同时实现外部载荷的自供能传感。该防护结构集成了微控制单元MCU、无线传输系统、警报系统以及GPS定位系统，在UAV中展示了优异的防护-感知效果。

该研究有望为新一代航空航天、机器人和智能无人系统设备的关键防护结构设计提供新思路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adw6179

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