顧祥語

（鳳城市第一中學(xué)，遼寧鳳城，118100）

0 引言

無線充電技術(shù)（英文全稱為wireless charging techn ology）就是在沒有使用任何金屬導(dǎo)線或者物理介質(zhì)，采用電磁感應(yīng)、電磁共振、射頻、激光發(fā)射、微波輻射等方式以空氣為介質(zhì)來進(jìn)行電能傳輸?shù)南冗M(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)的有線充電方式相比，無線充電并不需要安裝充電端子以及線路布置，無論是在充電的安全性或者便捷性方面都有良好的表現(xiàn)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，無線充電技術(shù)在電能轉(zhuǎn)化效率以及輻射量上都取得了重大的技術(shù)突破。現(xiàn)階段無線充電技術(shù)已經(jīng)在生活小家電（電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)牙刷、智能手機(jī)等）方面實(shí)用化，并將范圍擴(kuò)大到電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、以及列車，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來無線充電技術(shù)將覆蓋到醫(yī)療、航空、節(jié)能等更多領(lǐng)域中。

1 無線充電技術(shù)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

■1.1 無線充電技術(shù)的發(fā)展歷史

無線充電技術(shù)是由17世紀(jì)末由世界著名的物理學(xué)家尼古拉–特斯拉（Nikola Tesla）所提出的偉大構(gòu)想：把整個(gè)地球當(dāng)成導(dǎo)體，在電離層與地球表面進(jìn)行低頻共振，再將地球表面的電磁波作為載體進(jìn)行超遠(yuǎn)距離電力傳輸，而且他將這一偉大的構(gòu)想付諸行動(dòng)。遺憾的是由于經(jīng)費(fèi)以及施行難度大、危險(xiǎn)性高等等原因而終止。雖然這一構(gòu)想并未徹底實(shí)現(xiàn)，但是卻給后人留下了打開無線充電技術(shù)大門的鑰匙。在之后相當(dāng)長的一段時(shí)間里，許多科研人員都踩在特斯拉的肩膀上對(duì)無線充電技術(shù)進(jìn)行研究，并取得了大量的成就。

■1.2 國內(nèi)無線充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

與國外相比，我國的無線充電技術(shù)起步較晚，時(shí)至今日仍然處在初級(jí)研究階段中。但是在國外市場的沖擊下，我國無線充電技術(shù)在近十多年來也取得了一定的成績。在2008年7月分，著名的電腦外設(shè)公司雙飛燕推出了第一款由我國自主研發(fā)的無線充電鼠標(biāo)。該款無線充電鼠標(biāo)的信號(hào)發(fā)射器利用計(jì)算機(jī)USB接口對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行供電。在2010年，比亞迪公司申請(qǐng)了基于電磁感應(yīng)的非接觸感應(yīng)式充電器專利。同年的10月分，我國的香港城市大學(xué)也攻破了技術(shù)難關(guān)，研制出ICPT的手機(jī)以及便捷式視頻音樂播放器等無線充電平臺(tái)。在2011年初，安利家用凈水器引進(jìn)了福爾頓無線充電技術(shù)，開創(chuàng)了凈水器無線充電的先河。在2012年10月，全球無線充電聯(lián)盟將無線充電國際標(biāo)準(zhǔn)QI引入到中國。2013年的英國電子展會(huì)上，美國推出了首臺(tái)“無尾電視”，該款電視機(jī)并不需要電源連接線、網(wǎng)線和信號(hào)線就能夠接收到大量的電視信號(hào)并自由觀看互聯(lián)網(wǎng)上的節(jié)目。在2015年的3月分，哈工大（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）研制出2m之外的無線充電技術(shù)?，F(xiàn)階段國內(nèi)的一些著名移動(dòng)終端生產(chǎn)商（華為、小米、OPPO、VIVO等等）也紛紛加入到了無線充電技術(shù)領(lǐng)域中，并推出了各自的無線充電手機(jī)，如圖1所示。

圖1

2 無線充電技術(shù)的發(fā)展趨勢

■2.1 領(lǐng)域擴(kuò)大化

為了能夠適應(yīng)當(dāng)前市場的發(fā)展需求，國內(nèi)的無線充電技術(shù)也開始呈現(xiàn)出四散擴(kuò)大的發(fā)展趨勢。在最初的時(shí)候，無線充電技術(shù)的主要使用對(duì)象是各種功耗低的便攜式電子產(chǎn)品，也取得了良好的市場效應(yīng)。時(shí)至今日，無線充電技術(shù)開始逐漸地向著成熟化、市場化、專業(yè)化、多元化方向前進(jìn)。（1）在醫(yī)療器械領(lǐng)域當(dāng)中，無線充電設(shè)備的運(yùn)用給醫(yī)療器械改革起到了決定性的推動(dòng)作用。通過無線充電技術(shù)，醫(yī)療電子產(chǎn)品的供電方式也開始變得更加簡單、安全，同時(shí)還避免因?yàn)楦鼡Q電池的原因給病患帶來痛苦。比如說在心臟起搏器、心臟調(diào)節(jié)器以及內(nèi)窺鏡等方面的運(yùn)用。（2）國家政府部門以及企業(yè)也投入了大量的人力、物力資源將無線充電技術(shù)運(yùn)用到交通運(yùn)輸之中。電動(dòng)汽車、動(dòng)車、礦車等交通工具都成為了無線充電技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象。在2015年9月中旬，東京的豐橋科大在東京舉辦的貿(mào)易展覽會(huì)上就對(duì)外展示出可在行駛中無線充電的汽車。除此之外，在生活家電方面無線充電技術(shù)也受到了人們的關(guān)注，空氣凈化器、凈水器、吸塵器、洗衣機(jī)、電視等等也都成為了無線充電技術(shù)的重要載體。有些無線充電技術(shù)專家提出了將無線充電技術(shù)帶進(jìn)太空領(lǐng)域，將宇宙中的太陽能轉(zhuǎn)化為微波并發(fā)往地球，再經(jīng)由地球上的接收轉(zhuǎn)換站轉(zhuǎn)換為電能。

■2.2 發(fā)展動(dòng)力多重化

任何一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，往往離不開身后強(qiáng)大的助力，無線充電技術(shù)更是如此。無線充電技術(shù)作為一門復(fù)雜性、交叉性強(qiáng)的學(xué)科，從一開始的小眾發(fā)展到當(dāng)今令世界各國所重視的技術(shù)競賽。而無線充電技術(shù)快速發(fā)展的主要原因就是市場的需求強(qiáng)烈，但這種動(dòng)力只是多重化發(fā)展動(dòng)力的其中之一：（1）電子產(chǎn)品無論是在產(chǎn)品的外觀以及性能安全方面都有了長足的進(jìn)步。電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中不僅要保障技術(shù)的先進(jìn)性與精確性，而且產(chǎn)品的外觀與整體設(shè)計(jì)也相當(dāng)重要。運(yùn)用無線充電技術(shù)，電子產(chǎn)品就省去了充電電線以及充電接口，而且產(chǎn)品的體積更小，攜帶更加方便，而且還節(jié)省了成本。電子產(chǎn)品省去了充電接口，也減少了裸露的金屬接口，對(duì)于提高電子產(chǎn)品的安全性更加有利。（2）充電端口統(tǒng)一化。統(tǒng)一化充電端口是充電技術(shù)發(fā)展過程中的必經(jīng)之路，通過無線充電技術(shù)的普及與推廣能夠加快充電端口統(tǒng)一化的發(fā)展腳步。比如說只需要一套無線充電設(shè)備，就能夠?qū)λ械谋銛y式數(shù)碼產(chǎn)品或者移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行即時(shí)充電（智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等等），省去了充電器重復(fù)設(shè)計(jì)。（3）加大環(huán)境保護(hù)概念的推廣力度。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于綠色環(huán)保的生活理念越來越重視，而無線充電技術(shù)也與環(huán)保理念的發(fā)展步調(diào)相一致。第一，能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電端口的共享，并節(jié)省了大量的材料與成本。通過構(gòu)建公共無線充電設(shè)備，電池的使用量會(huì)急劇減少，同時(shí)還能夠減少大量的固體廢棄物的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。第二，無線充電技術(shù)所使用的能耗比有線充電設(shè)備的能耗更低而且更加環(huán)保，特別是在電動(dòng)汽車方面。

■2.3 多樣化、智能化發(fā)展

（1）實(shí)現(xiàn)方式多樣化。無線充電技術(shù)常用的有四種方式，最初人們的研究對(duì)象是電磁感應(yīng)式的無線充電，而經(jīng)過長期的發(fā)展電磁感應(yīng)式的無線充電技術(shù)較為成熟，比如說智能手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備的無線充電器。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電磁共振式無線充電技術(shù)也獲得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。在2014年6月英特爾公司和IDT公司達(dá)成共識(shí)后，雙方利用共振技術(shù)研發(fā)出了無線充電芯片。光電轉(zhuǎn)換技術(shù)也有了新的進(jìn)展，利用激光為主要載體，將能量發(fā)射到目的接收端后轉(zhuǎn)為電能。（2）實(shí)現(xiàn)方式智能化。從早期的單一硬件發(fā)展到微型處理器，無線充電技術(shù)也獲得了新的發(fā)展空間。相比較于普通充電器，無線充電設(shè)備更加安全、方便，還能夠智能識(shí)別不同設(shè)備，不但起到了節(jié)能的效果，而且也給人們的工作與生活帶來了極大的便利。

3 結(jié)語

綜上所述，無線充電技術(shù)作為當(dāng)前重要的技術(shù)之一，不但是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也匯聚了無數(shù)科研人員的心血與智慧。依據(jù)無線充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來最為主要的阻力就是如何克服標(biāo)準(zhǔn)問題、提高傳輸能效、減少成本投入等等。雖然無線充電技術(shù)仍然存在諸多未解決的困難，但是我們有理由相信在廣大科研人員的研究與思考下，無線充電技術(shù)也會(huì)變得更加光明。