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华人科学家首创长距离无线充电技术

微波射频网  · 公众号  ·  · 2017-10-18 18:17

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基于电磁感应原理的现代无线供电技术已问世多年,为智能手机、无线鼠标、智能手表无线充电的设备已初步产品化。然而目前的无线供电产品仅仅是省掉了充电线,充电时仍须将电子设备置于供电板上,灵活性并无太大提高。加之效率较低,无线供电器尚未被消费者广泛接受。

现有的无线供电装置中,电能通过波源产生无线电波,以激发发射线圈。当接收线圈靠近发射线圈时,这两个线圈就如同一条电路一样,均匀分配电磁能。随后整流器将接收线圈中的电能传递给用电的设备。这种方法中,能量的转移效率仅仅在线圈分开到一定距离时达到最高,而两线圈的相对位置和角度发生变化时,供电效率会锐减。对固定目标供电时,这并不是问题。但如果供电对象移动位置(如携带手机走动、电动汽车行驶),就很难保持效率了。

(a)传统无线供电装置先产生电磁波激发发射线圈,再输送电能到接收线圈。
(b)该研究利用电压放大器和反馈电阻直接在发射线圈产生可自动调节的电磁波。
图片来源:Nature News & Views

量子力学助力技术突破

在范汕洄课题组改进的方法中,产生电磁波的波源被一个放大器所替代,利用量子力学中的宇称-时间对称性(PT-对称),新系统的发射线圈产生可自动调节的电磁波,在间距70公分的范围内都能达到最大的能量转移效率。

论文通讯作者范汕洄教授(左)与第一作者 Sid Assawaworrarit 在实验装置前合影。图片来源:Mark Shwartz/Stanford University







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