研究人员开发出一种可安全地以无线方式输送电力的系统。
该技术有望将整栋建筑变为无线充电区域。
研究团队还在研究将该系统应用于比房间更小的空间，例如可为放入其中的工具充电的工具箱。
研究人员开发出一种可安全地以无线方式输送电力的系统，有望将整栋建筑变为无线充电区域。
相关成果发表于一项新研究，《自然·电子学》。该技术可利用磁场输送50瓦功率。
除了让手机和笔记本电脑摆脱线缆束缚外，该技术还可为植入式医疗设备供电，并为家庭和制造工厂中的移动机器人开辟新的可能性。该研究的作者、密歇根大学计算机科学与工程教授阿兰森·萨普尔（Alanson Sample）表示。
研究团队还在研究将该系统应用于比房间更小的空间，例如可为放入其中的工具充电的工具箱。
“这确实大幅提升了普适计算世界的能力——无需再担心充电或插电，便可将计算机置入任何物体中。”萨普尔说。
“在临床应用方面同样大有可为；例如，目前的心脏植入设备需要一根导线从泵体穿过身体连接至外部电源。而该技术可以取消这根导线，从而降低感染风险，并改善患者的生活质量。”
该团队由东京大学的研究人员领衔，在一间专门建造、面积约为10英尺乘10英尺的铝制测试房间中演示了该技术。他们以无线方式为台灯、风扇和手机供电，无论人员与家具如何摆放，房间内任何位置的设备都能获取电流。
该系统较以往的无线充电系统有重大改进。此前的系统或使用可能有害的微波辐射，或要求设备必须放置在专用充电板上，研究人员表示。而该系统则在房间墙壁上使用导电表面，并借助导电立柱产生磁场。
设备通过线圈感应磁场，线圈可集成于手机等电子产品中。研究人员表示，该系统可轻松扩展至工厂或仓库等更大规模的建筑，同时仍符合现有的电磁场暴露安全指南。
“这类系统最容易应用于新建建筑，但我认为改造现有建筑也是可行的，”通讯作者、东京大学研究员笹谷拓也（Takuya Sasatani）表示。“例如，一些商业建筑已经配有金属支撑柱，而且有可能在墙面上喷涂导电表面，或许类似于制作带纹理天花板的工艺。”
萨普尔表示，使该系统得以运行的关键在于构建一种谐振结构，它既能产生覆盖整个房间的磁场，又能约束可能加热生物组织的有害电场。
研究团队的解决方案采用了一种称为集总电容器的器件。这些器件安装在墙体空腔中，可产生在房间内谐振的磁场，同时将电场束缚在电容器内部。这克服了以往无线供电系统的局限：此前的系统要么只能在几毫米范围内输送大功率，要么只能在远距离输送极小的功率。
第二个难题在于如何产生能够抵达房间每个角落的磁场——磁场往往呈环形传播，在方形房间中会形成盲区。此外，接收设备还需以特定方式与磁场对准才能获取电力。
“利用线圈隔空取电，很像用网捕蝴蝶，”萨普尔说，“关键在于让尽可能多的蝴蝶在房间里朝尽可能多的方向飞舞。这样一来，无论你的网放在哪里、朝向何方，都能捉到蝴蝶。”
为实现这一目标，该系统会产生两个独立的三维磁场。其中一个磁场围绕房间中央立柱环形传播，另一个则在角落处回旋，并在相邻墙壁之间传播。这种方式消除了盲区，使设备能够在空间内任何位置获取电力。
使用人体模拟假人进行的测试表明，该系统能够向房间内任意位置输送至少50瓦的功率，且未超出美国联邦通信委员会（FCC）关于电磁能量暴露的指南。不过，萨普尔表示，随着系统的进一步优化，很可能实现更高的功率输出。
研究人员指出，该系统在商业或住宅场所的实际应用可能还需数年时间。目前，他们正在密歇根大学校园内的一栋建筑中测试该系统。计划于今年秋季完工时，他们将采用标准施工工艺，在一系列房间中以改造和新建两种方式部署该系统。
东京大学的其他研究人员也参与了这项工作。该研究获得了日本科学技术振兴机构和日本学术振兴会的支持。
