'Superlens' ขยายขอบเขตการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย
โดย:
SD
[IP: 185.247.68.xxx]
เมื่อ: 2023-04-11 15:18:51
ความคืบหน้ามาจากทีมนักวิจัยใน Duke's Pratt School of Engineering ซึ่งใช้วัสดุ metamaterials เพื่อสร้าง "superlens" ที่เน้นสนามแม่เหล็ก superlens แปลสนามแม่เหล็กที่เล็ดลอดออกมาจากขดลวดไฟฟ้าหนึ่งไปยังแฝดที่อยู่ห่างออกไปเกือบฟุต ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดรับสัญญาณ การทดลองนี้เป็นครั้งแรกที่โครงการดังกล่าวประสบความสำเร็จในการส่งพลังงานอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพผ่านอากาศด้วยประสิทธิภาพที่มากกว่าที่ทำได้ด้วยการตั้งค่าแบบเดียวกันโดยไม่รวมเลนส์ซูเปอร์หลายเท่า ผลลัพธ์ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของความร่วมมือกับสถาบันวิจัยโตโยต้าแห่งอเมริกาเหนือ ปรากฏทางออนไลน์ในScientific Reports (Nature Publishing Group) เมื่อวันที่ 10 มกราคม Yaroslav Urzhumov ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของ Duke กล่าวว่า "เป็นครั้งแรกที่เราได้แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของการถ่ายโอนพลังงานไร้สายแบบเหนี่ยวนำด้วยแม่เหล็กสามารถปรับปรุงได้ในระยะทางที่ใหญ่กว่าขนาดของตัวรับและตัวส่งหลายเท่า" มหาวิทยาลัย. "นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะหากเทคโนโลยีนี้จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน เทคโนโลยีจะต้องสอดคล้องกับขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาขนาดพกพาในปัจจุบัน" ในการทดลอง ยาโรสลาฟและทีมงานร่วมกันของ Duke-Toyota ได้สร้างซูเปอร์เลนส์ทรงสี่เหลี่ยม ซึ่งดูเหมือนลูกบาศก์รูบิกขนาดยักษ์สองสามโหลซ้อนกัน ทั้งผนังด้านนอกและด้านในของบล็อกกลวงสลักอย่างประณีตด้วยลวดทองแดงที่ม้วนเป็นเกลียวซึ่งชวนให้นึกถึงไมโครชิป รูปทรงเรขาคณิตของขดลวดและธรรมชาติที่ซ้ำๆ กันก่อตัวเป็นวัสดุ metamaterial ที่มีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กในลักษณะที่สนามแม่เหล็กถูกส่งผ่านและกักขังไว้ในรูปกรวยแคบๆ ซึ่งความเข้มของพลังงานจะสูงกว่ามาก ที่ด้านหนึ่งของเลนส์ superlens นักวิจัยได้วางขดลวดทองแดงขนาดเล็กที่มีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่าน ซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กรอบขดลวด อย่างไรก็ตาม ฟิลด์นั้นจะมีความเข้มและประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานลดลงอย่างรวดเร็วมาก ยิ่งห่างออกไปมากเท่าไหร่ Urzhumov กล่าวว่า "ถ้าแม่เหล็กไฟฟ้าของคุณมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว คุณจะแทบไม่ได้รับพลังงานเลย "คุณจะได้รับประมาณ 0.1 เปอร์เซ็นต์ของสิ่งที่อยู่ภายในขดลวดเท่านั้น" แต่ด้วยเลนส์ superlens เขาอธิบายว่าสนามแม่เหล็กจะโฟกัสห่างออกไปเกือบหนึ่งฟุตโดยมีความแรงเพียงพอที่จะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าที่สังเกตเห็นได้ในขดลวดรับสัญญาณที่มีขนาดเท่ากัน Urzhumov ตั้งข้อสังเกตว่าก่อนหน้านี้มีการสาธิตพลังงานไร้สายที่เสริมด้วยวัสดุ metamaterial ที่ห้องปฏิบัติการวิจัยของ Mitsubishi Electric แต่มีข้อแม้สำคัญประการหนึ่ง: ระยะทางที่ส่งพลังงานนั้นใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดไฟฟ้า ในการตั้งค่าดังกล่าว ขดลวดจะต้องมีขนาดค่อนข้างใหญ่เพื่อให้ทำงานในระยะทางที่ประเมินค่าได้ Urzhumov อธิบาย "การเพิ่มระยะการถ่ายโอนพลังงานทำได้ง่ายมากเพียงแค่เพิ่มขนาดของขดลวด" "สิ่งนั้นกลายเป็นไปไม่ได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่ในสถานการณ์จริงใดๆ ก็ตาม เราต้องการให้สามารถใช้แหล่งที่มาและ/หรือตัวรับสัญญาณขนาดเล็กได้ และนั่นคือสิ่งที่เลนส์ระดับสูงสุดช่วยให้เราทำได้" อีกวิธีเล็กน้อยในการเพิ่มกำลังไฟในตัวรับสัญญาณไร้สายคือการเพิ่มกำลังไฟ แม้ว่าสิ่งนี้จะเป็นประโยชน์ในระดับหนึ่ง แต่ด้วยพลังที่สูงพอ สนามจะเริ่มพยายามดึงนาฬิกาออกจากข้อมือของคุณ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อจำกัดนี้ Urzhumov กล่าวว่าสนามแม่เหล็กมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างจากการใช้สนามไฟฟ้าสำหรับการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย “วัสดุส่วนใหญ่ไม่ดูดซับสนามแม่เหล็กมากนัก ทำให้ปลอดภัยกว่าสนามไฟฟ้ามาก” เขากล่าว "ในความเป็นจริง FCC อนุมัติการใช้สนามแม่เหล็ก 3 เทสลา สำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์ ซึ่งนับว่ามหาศาลมากเมื่อเทียบกับสิ่งที่เราอาจต้องใช้ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เทคโนโลยีนี้ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นนี้" นับจากนี้ไป Urzhumov ต้องการอัปเกรดระบบอย่างมากเพื่อให้เหมาะกับสถานการณ์การถ่ายโอนพลังงานที่สมจริง เช่น การชาร์จอุปกรณ์พกพาขณะเคลื่อนที่ไปมาในห้อง เขาวางแผนที่จะสร้าง superlens ที่ปรับไดนามิกได้ ซึ่งสามารถควบคุมทิศทางของ power cone ที่โฟกัสได้ Urzhumov กล่าวว่า "ฟังก์ชันการทำงานที่แท้จริงที่ผู้บริโภคต้องการและคาดหวังจากระบบพลังงานไร้สายที่มีประโยชน์คือความสามารถในการชาร์จอุปกรณ์ได้ทุกที่ ไม่ใช่แค่การชาร์จโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิล" Urzhumov กล่าว "ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ก่อนหน้านี้เช่น PowerMat™ ไม่ได้เป็นโซลูชันมาตรฐานด้วยเหตุผลดังกล่าว พวกเขาล็อกผู้ใช้ไว้ในพื้นที่หรือภูมิภาคที่การส่งสัญญาณทำงาน ซึ่งมีผลทำให้สตริงที่มองไม่เห็นบนอุปกรณ์และด้วยเหตุนี้ผู้ใช้ มันเป็นเชือกเหล่านั้น ไม่ใช่แค่สายไฟเท่านั้น ที่เราต้องการกำจัด” หากประสบความสำเร็จ ควรขยายปริมาณการใช้งานของ "ฮอตสปอตไฟฟ้า" ให้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การรักษาประสิทธิภาพของลำแสงพลังงานให้คงที่อาจไม่ใช่เรื่องง่าย แต่นั่นเป็นความท้าทายที่ Urzhumov และเพื่อนร่วมงานตั้งหน้าตั้งตารอที่จะรับมือ
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
