紅外線輸電試驗獲得成功,但是比特斯拉的無線輸電實驗晚了120年

這麼近那麼遠f4 發佈 2022-09-04T19:51:30.707789+00:00

大家是否想像過,有一天你近日商場、機場等公共場合時,你的智慧型手機、平板、電腦等開始自動充電,而淘汰原來的數據線、充電寶、無線充電底座的煩惱呢?

大家是否想像過,有一天你近日商場、機場等公共場合時,你的智慧型手機、平板、電腦等開始自動充電,而淘汰原來的數據線、充電寶、無線充電底座的煩惱呢?這個不再是夢想,不久的將來完全可以實現。

據美國《科學日報》網站8月30日報導,韓國研究人員利用紅外線將電能無線傳輸了30米。而在光學出版集團的《光學快訊》雜誌中,研究人員詳細描述了他們的新系統,該系統利用紅外線安全傳輸高水平功率。實驗室測試顯示,它可以將400毫瓦的光功率傳輸遠達30米的距離。這一功率足以給傳感器充電。隨著研發工作推進,其可能被提高至為行動裝置充電所必需的水平。

紅外線輸電,即分布式雷射充電,由於一種新型無線雷射充電系統無線電能傳輸(WPT)是一種很有前途的解決方案,可以為電子設備提供方便、持久的能量供應;而分布式雷射充電(DLC)是一種新的WPT替代方案,並使WPT具有與WiFi通信類似的體驗。

分布式雷射充電(紅外線輸電)的特點是:從充電開始和結束不需要人為的插拔插銷,避免了人為觸電的危險,提高了充電過程的安全性、方便性和可靠性,同時由於電源發射端與負載發射端均被獨立封裝,適用於下雨等惡劣的天氣和環境,也極大地減少了維護成本。

無線充電技術根據能量傳輸方式可以分為兩大類:一類是需要一對耦合的發射端和接收端才能進行能量傳輸的耦合式無線充電技術,屬於這一類的無線充電方式具體有電磁感應式、電磁共振式、電場耦合式;另一類是以各種不同形式的輻射波為載體,能量可以在空間自由進行傳輸的輻射式無線充電技術,其能量的載體分別有超聲波、無線電波、微波和雷射等。

看上圖,這次紅外線輸電試驗工作原理是:採用雷射諧振腔的原理。由於光學諧振腔輸出的光有很強的方向性,意味著發射端和接受端必須直線可視,不能被障礙物阻擋。這種試驗成功適用範圍有限,只適用於固定位置的無線低功率傳輸電能。並不適合始終處於移動狀態的手機、電動汽車等。

而相關研究團隊負責人、來自韓國世宗大學的何津永解釋說:「分布式雷射充電系統的工作方式有點像傳統雷射器,但其雷射諧振腔的光學部件沒有被整合到一個設備中,而是被分成發射器和接收器。當發射器和接收器在彼此「視線」內時,就會在發射器和接收器之間的空中形成一個雷射諧振腔,使得該系統能夠輸出基於光的電能。如果一個障礙物切斷髮射器與接收器之間的「視線」,系統就會自動切換至安全供電模式,實現空中無危險供電。」

在實驗裝置中,在距離接收器 100英尺處設置了一個經過特殊處理的銀白色金屬鉺(Erb)的放大器發射機,中心波長為1550納米,該接收機配備了一個光伏電池,用於將光信號轉換為電能,光電裝置將其轉化為85毫瓦的電源功率。這款接收器只有10毫米× 10毫米(0.4英寸× 0.4英寸),小到可以裝進傳感器等小型設備中。這次紅外線輸電試驗獲得成功,是人類的又一進步。

其實這樣的類似試驗,人類已經在不斷摸索前進中。比如,前段時間,俄羅斯一家名叫「能源」的火箭航天公司做了一項特別的實驗,他們利用雷射為 1.5 公里以外的手機充電 1 小時。

2015 年時,微軟亞洲研究院曾經做過關於利用光線充電的原型,當時被稱為 AutoCharge。不同的是,當時利用的是將太陽光聚集成光束,然後一個特殊的充電器能夠鎖定你放在桌子上的手機,並且轉化成電能為手機充電。

同年(2015年),日本三菱重工通過無線輸電技術把500米外的燈泡點亮。不過使用的是微波把電能集中起來輸送過去。

這些無線傳輸電試驗,與尼古拉·特斯拉的全球無線電力輸送計劃,晚了整整110年多年的時間。

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856年7月10日—1943年1月7日),塞爾維亞裔美籍發明家、物理學家、機械工程師、電氣工程師。也是現代電學、無線通信學的奠基人之一。1856年7月10日,特斯拉生於南斯拉夫克羅埃西亞的斯米良。1897年,他使馬可尼的無線電通信理論成為現實。2003年,為了紀念偶像特斯拉,埃隆·馬斯克以他的名字命名了特斯拉汽車。

在19世紀末,尼古拉·特斯拉曾經進行過無線輸電實驗。在1901年,特斯拉建造了一座大型高壓無線電站,現在被稱為沃登克里弗塔(特斯拉塔),他想以此進行遠距離的無線輸電實驗,它們是依賴於無線電波的發射和接收。但當時特斯拉的無線輸電技術存在電磁輻射和效率的問題,電磁波會向外擴散開來,其效率會迅速下降,因為它遵循距離的平方反比定律。

不過,由於遠距離的無線廣播技術被馬可尼先一步實現(1901年12月12日,馬可尼完成了跨大西洋的無線電傳送實驗,摩根停止了對特斯拉的資助),沃登克里弗塔的建設失去了資金支持。不久後,沃登克里弗塔被拆除掉,特斯拉始終未能進行遠距離的無線輸電實驗。特斯拉當年的設想一直沒能實現,原因不是科學原理的問題,而是來自技術和成本方面,因此,可以肯定的說尼古拉·特斯拉的無線輸電技術是真的,只是沒有完成而已。而特斯拉的無線輸電原理利用到了現在被稱為舒曼共振的一種全球性的電磁共振。

對於,這次紅外線輸電試驗獲得成功,但是比特斯拉的無線輸電實驗晚了120多年,而「紅外線輸電」能否打破無線充電這根雞肋!讓我們拭目以待。

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