Kā metamateriāli uzlabos bezvadu enerģijas pārraidi

Strāvas kabeļi ir mūsdienu eksistences posts. Ja jums pieder galddators, tālrunis un, iespējams, multivides atskaņotājs, jums, visticamāk, ir vismaz viena strāvas kontaktligzda, kas izskatās pēc spageti savienojuma.

Tāpēc pieaug interese par bezvadu enerģijas pārraidi. RFID mikroshēmas ir kļuvušas visuresošas rietumu pasaulē, pateicoties spējai nodrošināt tām nelielu enerģijas daudzumu bezvadu režīmā.

Taču ir bijuši daudzi daudz vērienīgāki mēģinājumi izstrādāt jaudīgākus enerģijas pārsūtīšanas veidus. Japāņi jau sen ir ieinteresēti, lai kosmosā no saules paneļiem tiktu raidīta jauda uz zemi. Tā kā viņu pašu dabas resursi ir ierobežoti, viņi to uzskata par vienu veidu, kā nodrošināt savu enerģijas piegādi.

Viens no gaisa kuģu ierobežojumiem ir degvielas daudzums, ko tie var pārvadāt, tāpēc ir bijuši dažādi mēģinājumi nodrošināt tiem enerģiju, izmantojot mikroviļņus un lāzerus. Daži pētnieki pat ir izskatījuši iespēju palaist un darbināt kosmosa kuģi uz spēcīga lāzera stara gala.

Tuvāk mājām idejai par pārnēsājamo ierīču, piemēram, viedtālruņu, klēpjdatoru un multivides atskaņotāju bezvadu uzlādi, ir acīmredzama pievilcība. Un pēdējos gados tirgū ir nonākušas dažādas bezvadu uzlādes ierīces. Pētnieki pat ir pierādījuši iespēju šīm mašīnām pārraidīt jaudu visā telpā.

Ar visām šīm idejām ir daudz problēmu. Mikroviļņu un lāzera stariem var būt ievērojama jauda, ​​taču tie mēdz arī apcept visu, kas tiem traucē.

Induktīvie lādētāji ir drošāki, jo tie balstās uz rezonanses efektu starp divām cieši izvietotām spolēm. Taču tie nav īpaši efektīvi labākajos laikos, un to efektivitāte samazinās no klints, palielinoties attālumam starp spolēm. Matemātiskā izteiksmē, ja attālums starp spolēm ir d, jaudas pārvades efektivitāte ir apgriezti proporcionāla d^6. Nejauki!

Šodien Jaroslavs Uržumovs un Deivids Smits no Djūka universitātes Ziemeļkarolīnā saka, ka ir veids, kā to ievērojami uzlabot, izmantojot metamateriālus, dīvainas mākslīgās lietas, ko pētnieki var izmantot, lai pēc savas gribas saliektu elektromagnētiskos viļņus.

Viens no pirmajiem atklājumiem par metamateriāliem pirms aptuveni desmit gadiem bija tas, ka ar tiem var izveidot perfektu objektīvu, proti, objektīvu, kas spēj fokusēt, un elektromagnētisko staru ar zemviļņa garuma izšķirtspēju. Vēl viens veids, kā to pateikt, ir tāds, ka objektīvs darbojas, kad tas ir tuvāk par vienu avota viļņa garumu.

Jaunā ideja ir samērā vienkārša. Uržumovs un Smits vienkārši iesaka ievietot superlēcu starp abām spolēm induktīvā lādētājā. Un tas arī viss.

Darbs, ko viņi šodien publicē, ir detalizēts teorētisks pārskats par uzlabojumiem, ko šāda sistēma radītu. Viņi saka, ka šāds objektīvs būtu plānas, plakanas metamateriāla plātnes formā un palielinātu efektivitāti no apgriezti proporcionāla d^6 līdz apgriezti proporcionālam d^3.

Praktiski tas nozīmē lielu efektivitātes pieaugumu. Viņi saka, ka jaudas pārneses efektivitāte ar plāksni var būt par vienu pakāpi lielāka par brīvas vietas efektivitāti.

Tas ir liels darījums disciplīnā, kurā inženieri cīnās, lai palielinātu efektivitāti par dažiem procentiem.

Tātad, kad mēs varētu sagaidīt šādu ierīci? Uržumovs un Smits nesaka, bet ir iespējams izdarīt saprātīgu minējumu.

Smits ir viens no populārākajiem banāniem metamateriālu pasaulē — viņš uzbūvēja un demonstrēja pirmo neredzamības apmetni 2006. gadā. Patiesībā viņš atklāja ierīci tikai dažus mēnešus pēc tam, kad pirmo reizi tika apspriesta ideja par metamateriālu izmantošanu neredzamības apmetņu izgatavošanai. Skaidrs, ka viņš bija pie tā strādājis kādu laiku pirms teorijas dokumenta publicēšanas

Interesantu jaunu ideju ir lietderīgi slēpt, līdz esat izdomājis, kā to izveidot (un aizsargājis IP).

Tātad, spriežot pēc viņa pagātnes formas, es domāju, ka Smitam tagad ir sava bezvadu jaudas pārraides ierīces darba versija un ka viņš to demonstrēs publiski tuvāko mēnešu laikā.

Atsauce: arxiv.org/abs/1102.2281 : ar metamateriāliem uzlabots savienojums starp magnētiskajiem dipoliem efektīvai bezvadu enerģijas pārvadei

paslēpties