科学家在远距离无线充电效率方面取得突破性进展

目前的无线充电板主要利用短距离感应，效率很高，但只能在靠近被充电设备的地方进行充电。现在的新研究表明，通过利用环形天线的辐射抑制能力，不仅能以超过80%的效率为更远距离的设备充电，而且还能以各种方向为设备充电，从而为适用于从移动小工具到生物医学植入物等各种设备的无线电力传输新时代铺平了道路。

考虑辐射损耗对于高效的长距离无线电力传输至关重要。阿尔托大学（AaltoUniversity）的工程师们开发出了一种改进的远距离无线充电方法。通过增强发射天线和接收天线之间的相互作用以及利用"辐射抑制"现象，他们加深了我们对无线功率传输的理论理解，超越了传统的感应式方法，这是该领域的一大进步。

短距离充电，如通过感应垫充电，利用近场磁场传输电能，效率很高，但距离较远时，效率就会急剧下降。新的研究表明，通过抑制发送和接收电能的环形天线的辐射阻抗，可以在长距离上保持这种高效率。

两根环形天线（半径：3.6厘米）可以在相距18厘米的地方相互传输电力。图片来源：NamHa-Van/AaltoUniversity

在此之前，该实验室曾开发出一种全向无线充电系统，可以在任何方向为设备充电。现在，他们用一种新的无线充电动态理论扩展了这项工作，该理论更仔细地研究了近距离（非辐射）和远距离（辐射）的距离和条件。他们特别表明，利用百兆赫兹范围内的最佳频率，在距离约为天线尺寸五倍的情况下，可以实现超过80%的高传输效率。

第一作者、阿尔托大学博士后研究员南-哈-万（NamHa-Van）说："我们希望在有效传输功率与辐射损耗之间取得平衡，因为辐射损耗在较长距离内总会发生。事实证明，当环形天线中的电流具有相等的振幅和相反的相位时，我们就可以抵消辐射损耗，从而提高效率"。

研究人员创建了一种方法，可以对任何无线电力传输系统进行数学或实验分析。这样就能更全面地评估近距离和远距离的电力传输效率，这在以前是没有过的。然后，他们测试了两个环形天线（见图）之间的充电工作原理，这两个天线的距离相对于它们的尺寸来说相当大，从而确定了辐射抑制是有助于提高传输效率的机制。

Ha-Van说："这一切都是为了找出无线电力传输的最佳设置，无论是近距离还是远距离。有了我们的方法，我们现在可以将传输距离扩展到传统无线充电系统之外，同时保持高效率。无线电力传输不仅对手机和小工具很重要，电池容量有限的生物医学植入物也能从中受益。Ha-Van及其同事的研究还能考虑到人体组织等可能阻碍充电的障碍。"