科學家開發(fā)出了一種無線充電室,它可以將電力通過空氣輸送到任何筆記本電腦、平板電腦或手機上,而無需插頭或電線。
日本東京大學的研究團隊說,這項新技術(shù)會在較遠距離生成磁場,而不產(chǎn)生對室內(nèi)的任何人或動物有害的電場。
研究報告的作者們解釋說,該系統(tǒng)能夠提供高達50 瓦的電力,卻不超過目前人類接觸磁場方面的安全參考值。該系統(tǒng)已經(jīng)在單個房間接受測試,但仍處于起步階段。
它可以用來為任何內(nèi)部安裝了線圈的裝置充電,類似于目前正在使用的無線充電板系統(tǒng)——但沒有那塊板。
該團隊說,除了從桌子上拿掉成捆的充電電線外,這種技術(shù)還可以讓更多設備充分獲得動力,而無需各種端口、插頭或纜線。
該研究團隊說,目前的系統(tǒng)在房間中央安裝了一個導電桿,以便讓磁場“到達每個角落”。它在沒有這根桿子能情況下也能工作,但房間里會出現(xiàn)一些無法進行無線充電的“死角”。
研究人員沒有說明這項技術(shù)的成本是多少。因為它仍處于開發(fā)初期,還需要“很多年”才能供大眾使用。一旦可供使用,它可以根據(jù)現(xiàn)有建筑進行改造或整合到新建筑中。
另有一種較小的版本,能在工具箱內(nèi)為工具供電;還有一種更大的版本,可以使整個工廠在沒有電線的情況下運轉(zhuǎn)。
研究報告的共同作者、美國密歇根大學的阿蘭森·桑普爾說:“這的確會為無處不在的計算世界提高電力——你可以把電腦放在任何地方,而不必擔心充電或電源問題?!?/p>
桑普爾說,該技術(shù)還可以應用于臨床醫(yī)學。他說,目前心臟移植需要使用電線,電線會經(jīng)過人體。
桑普爾說:“該技術(shù)可以消除這種情況?!彼a充說,該技術(shù)將通過徹底消除電線,來“降低感染風險和提高患者的生活質(zhì)量”。
無線充電已經(jīng)引發(fā)爭議。最近的一項研究發(fā)現(xiàn),某些蘋果產(chǎn)品中使用的磁體和線圈可能導致心臟起搏器和類似設備關(guān)閉。
桑普爾對《每日郵報》記者說,他們的新技術(shù)不會以同樣的方式造成影響。
他說:“我們有關(guān)準靜態(tài)空腔共振的研究不使用永久磁鐵,因此不會帶來同樣的健康和安全問題。我們使用低頻振蕩磁場以無線傳輸電力,空腔共振器的形狀和構(gòu)造使我們得以控制這些磁場。”
他還說:“我們有關(guān)房間大小的空間中的無線電力傳輸?shù)难芯咳蕴幱谠缙陔A段。我們的初步安全分析顯示,該技術(shù)可以安全有效地傳輸適量電力,我們?yōu)榇烁械焦奈琛N覀儗⒗^續(xù)探索和發(fā)展這項技術(shù),以達到或超過所有監(jiān)管方面的安全標準?!?/p>
為了論證這一新系統(tǒng),他們在一個長寬都為10 英尺(約合3米),專門建造的鋁制“實驗室”內(nèi)安裝了這種獨特的無線充電設施。
然后,他們用它為燈、風扇和手機供電。不管家具或人在哪里,這些設備從房間的任何角落都獲得了電流。
研究人員說,與先前的無線充電研究相比,該系統(tǒng)是一種重大改進,先前一些無線充電技術(shù)利用可能有害的微波輻射,或要求將設備放置在專用充電板上。
這項新技術(shù)利用房間墻壁上的導電表面和一根導電桿來產(chǎn)生磁場,各個設備在需要電力時可以接入該磁場。
設備通過線圈來控制和利用磁場,線圈可以集成到手機等電子產(chǎn)品中。
研究人員說,該系統(tǒng)可以輕而易舉地放大,以便為工廠或倉庫等較大空間供電,同時仍能滿足美國聯(lián)邦通信委員會制訂的有關(guān)暴露于電磁場的現(xiàn)有安全參考標準。
桑普爾說,使這一系統(tǒng)發(fā)揮作用的一個關(guān)鍵是建立一種共振結(jié)構(gòu),它可以產(chǎn)生房間大小的磁場,同時限制有害的電場,而電場能加熱生物組織。
該研究團隊的解決方案使用了一種被稱為集總電容器的裝置,該裝置按照集總電容模型來工作。在集總電容模型中,熱力系統(tǒng)被簡化為若干個離散的“塊”。每個塊內(nèi)部的溫差可忽略不計,這種技術(shù)已廣泛用于建筑物的環(huán)境控制系統(tǒng)。
這些電容器置于墻壁的空腔內(nèi),它們產(chǎn)生的磁場在室內(nèi)發(fā)生共振,同時將電場限制在電容器內(nèi)。
這克服了以前的無線電力系統(tǒng)存在的局限性。過去的無線電力系統(tǒng)要么只能在幾毫米的微小距離上輸送大量電力,要么只能經(jīng)過較遠距離輸送非常少量的電力。
該研究團隊還必須設計一種方法,以確保磁場能夠抵達房間的每個角落,消除任何可能導致充電無效的“死角”。