Использование магнитных метаматериалов значительно увеличить эффективность систем беспроводной передачи энергии

Использование магнитных метаматериалов значительно увеличить эффективность систем беспроводной передачи энергии

20.05.2015 0 Автор NEWS

В последнее десятилетие исследования в направлении беспроводной передачи энергии привели к разработке ряда практических технологий, таких как беспроводная зарядка мобильных и бытовых устройств, электрических машин, и др, тем не Менее, все эти технологии до сих пор имеют ограничения на радиус довольно маленький кпд при передаче энергии даже на тех малых расстояниях, на которые они способны действовать.

Новые исследования, проведенные учеными из университета Тенцзи, Шанхай, Китай, был разработан способ значительного улучшения эффективности технологии беспроводной передачи энергии. Использование специальных магнитных метаматериалов, искусственных материалов, имеющих сложную структуру и структуру поверхности, эффективность передачи вырос с нескольких процентов до 20 процентов, в расстоянии передачи до 4 сантиметров.

Идея беспроводной передачи энергии родился в 1890 году, когда известный автор Никола Тесла начал проводить свои первые эксперименты в этом направлении. Теперь, более чем столетие спустя, эта идея вновь привлекла внимание ученых. И уже в 2007 году, исследователи из массачусетского технологического института показали первые практические системы беспроводной передачи, который был организован в этом случае компания Witricity.

Кстати, в метаматериалов была совершенно аналогичная история. В начале 20-го века, ученые начали путь в области искусственных материалов, которые могут взаимодействовать со светом, довольно необычными способами, но только в начале 2000-х годов, когда в распоряжении людей появились соответствующие технологии, были сделаны первые образцы действительно метаматериалов.

Метаматериал, созданный китайские ученые, является основой модели катушек, которые обеспечивают работу неизлучающей беспроводной передачи энергии, технологий, используемых в большинстве существующих устройств передачи энергии. Катушки создают магнитное поле, а вторая катушка индуктивности служит для создания электрической составляющей электромагнитных колебаний.

Как и в большинстве метаматериалов, используемых в метаматериале катушки структуры, должны иметь размеры, кратные длины волн, на которых работает устройство. Такой подход позволяет реализовать управления электромагнитного излучения, таких способов, которые не могут быть получены с помощью простых магнитных материалов. В этом случае, в основе метаматериала составляют структуру, своего рода "метаатомы", размером 2,6 дюймов, которые являются составными частями спиральной медной катушки. Частности, размер структур, 2.6 дюймов это очень важно, он обеспечивает сильную связь между резонансными свойствами метаатомов и длина волны электромагнитного излучения, который отвечает за повышение эффективности передачи энергии.

Несмотря на использование "чудесных" метаматериалов, эффективность передачи энергии очень сильно зависит от расстояния, на 32% до 3 дюймов, 15% - пять сантиметров и 20% до 4 сантиметров. Но самое интересное, расстояние 4 дюймов, идеально подходит для множества некоторых областях применения, таких как зарядка кардиоводителей и другие имплантируемые медицинские устройства.

В ближайшее время ученые будут производить адаптации разработанной ими технологии беспроводной передачи энергии для различных областей применения на практике. И, в первую очередь, они должны будут разрабатывать новые технологии производства метаматериалов, которые будут производить такие материалы большими партиями и по более низкой цене, чем их текущая стоимость.

Источник