01無(wú)線充電技術(shù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

現(xiàn)在，電子設(shè)備如手機(jī)、傳感器和機(jī)器人等已深入工業(yè)和個(gè)人生活的各個(gè)角落。隨著5G時(shí)代的加速到來(lái)，未來(lái)將有更多電子設(shè)備投身于生產(chǎn)、消費(fèi)、服務(wù)等廣闊領(lǐng)域。然而，目前多數(shù)電子設(shè)備仍首選有線充電或一次性電池，這些方式不僅繁瑣，還可能對(duì)環(huán)境造成不利影響。幸運(yùn)的是，無(wú)線充電技術(shù)的崛起已為充電帶來(lái)了革命性的變革。無(wú)線充電技術(shù)能輕松向大型三維空間內(nèi)眾多分散的電子設(shè)備傳輸電力，既便捷又安全。

◆ 現(xiàn)狀及解決之道

早期的無(wú)線充電技術(shù)主要依賴(lài)電磁輻射，盡管現(xiàn)在的波束成型技術(shù)能在一定程度上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電力傳輸，但需要龐大的天線陣列和復(fù)雜追蹤機(jī)制，且微波對(duì)生物組織的影響尚不明確，存在潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。為了更高效、安全地傳輸電力，科研人員探索出多種新技術(shù)。

◆ 技術(shù)面臨挑戰(zhàn)

早期無(wú)線充電技術(shù)面臨功率與距離平衡問(wèn)題，現(xiàn)有方法如磁共振耦合受限于傳輸范圍和效率。磁共振耦合利用磁場(chǎng)在諧振線圈間傳輸電力，但磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離迅速衰減，限制了傳輸范圍。此外，非對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)因耦合不足而效率低下，而多重線圈技術(shù)僅能將傳輸范圍擴(kuò)展至2D表面。

02新技術(shù)的發(fā)展與突破

◆ 準(zhǔn)靜態(tài)空腔共振技術(shù)

準(zhǔn)靜態(tài)空腔共振（QSCR）技術(shù)則創(chuàng)新地利用室內(nèi)空腔和集中電容，通過(guò)框架內(nèi)廣泛分布的電流產(chǎn)生3D磁場(chǎng)分布。這種技術(shù)有望解決上述問(wèn)題，為電子設(shè)備帶來(lái)更安全、便捷的無(wú)線充電體驗(yàn)。相比傳統(tǒng)的腔基諧振器，新技術(shù)在限制磁場(chǎng)范圍方面顯示出優(yōu)勢(shì)。然而，準(zhǔn)靜態(tài)空腔共振（QSCR）技術(shù)的電場(chǎng)分布并不均勻，導(dǎo)致空間容量中大部分的電力傳輸都是無(wú)效的。

◆ 多模態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)腔基諧振技術(shù)

為了在大場(chǎng)域中實(shí)現(xiàn)有效的電力傳輸，科學(xué)家們探索將準(zhǔn)靜態(tài)空腔共振技術(shù)延伸至多模態(tài)結(jié)構(gòu)。最近，日本東京大學(xué)與美國(guó)密歇根大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，利用室內(nèi)多模態(tài)諧振器可以產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)特且廣泛分布的磁場(chǎng)模式。當(dāng)這兩個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，它們能夠覆蓋整個(gè)空間容量并實(shí)現(xiàn)有效的電力傳輸。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)規(guī)模為3米乘以3米乘以2米的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行，科學(xué)家們成功地利用磁場(chǎng)模式完成了電力傳輸。

03技術(shù)應(yīng)用與未來(lái)展望

◆ 應(yīng)用前景

這一技術(shù)被稱(chēng)為多模態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)腔基諧振（M-QSCR），它由導(dǎo)電表面和集中電容組成諧振結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)多種諧振模式與雙向單一模式的震動(dòng)表面電流。實(shí)驗(yàn)顯示，該技術(shù)可用于為落地?zé)簟㈦娚?、手機(jī)等電子設(shè)備在配有家具的房間內(nèi)進(jìn)行無(wú)線充電。此外，計(jì)算機(jī)模擬表明，該室內(nèi)諧振器能夠在傳輸范圍1/5000的空間內(nèi)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行超過(guò)50瓦功率的安全充電。研究人員表示：“我們的多模態(tài)方法能夠根據(jù)外部驅(qū)動(dòng)線圈的特征產(chǎn)生多種磁場(chǎng)模式，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)線圈能夠與室內(nèi)傳輸諧振器發(fā)生電磁感應(yīng)耦合?！?strong>技術(shù)產(chǎn)生的充電功率約為100瓦，遠(yuǎn)低于人體安全閾值，并符合聯(lián)邦通信委員會(huì)和電氣與電子工程師學(xué)會(huì)的相關(guān)準(zhǔn)則。

◆ 未來(lái)發(fā)展方向

隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，電子設(shè)備將在生產(chǎn)、消費(fèi)、服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，這些設(shè)備的充電和續(xù)航問(wèn)題可能成為制約其效率的關(guān)鍵因素。研究團(tuán)隊(duì)指出，室內(nèi)磁力準(zhǔn)靜態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)有望在未來(lái)輕松應(yīng)用于廠房、倉(cāng)庫(kù)、無(wú)線供電室等大型建筑。盡管該技術(shù)目前尚需數(shù)年時(shí)間才能進(jìn)入住宅環(huán)境，但其安全性和便捷性已逐漸受到關(guān)注。研究人員充滿(mǎn)信心地表示：“隨著特定應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，將有更多先進(jìn)技術(shù)涌現(xiàn)并相互促進(jìn)。新應(yīng)用的需求將進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)基礎(chǔ)研究的進(jìn)展。”

舉報(bào)/反饋

相關(guān)知識(shí)

無(wú)線充電技術(shù)突破，未來(lái)電子產(chǎn)品將徹底告別充電線！
最新無(wú)線通信技術(shù)的革新與未來(lái)展望
腦機(jī)接口：技術(shù)突破與未來(lái)展望
無(wú)線充電：突破距離與效率的科技飛躍
無(wú)線充電技術(shù)：打破束縛，暢享未來(lái)
藍(lán)牙技術(shù)：無(wú)線射頻通信的革新者與未來(lái)展望
無(wú)線充電新規(guī)與技術(shù)發(fā)展全解
手機(jī)無(wú)線充電：技術(shù)解析與應(yīng)用展望
無(wú)線充電技術(shù)迎來(lái)革命 隔空充電將如何改變電子設(shè)備使用方式
展望2025：科技發(fā)展的新趨勢(shì)與未來(lái)方向

網(wǎng)址: 無(wú)線充電技術(shù)的革新與未來(lái)：突破與展望 http://www.gysdgmq.cn/newsview1765254.html