转动你的客厅里，到无线充电站

在你家客厅的墙上的平板电视能很快远程收取任何设备在它的视线内。嗯，不是你实际的电视，而是在大小和形状相似的设备。

在 2016 年 10 月 23 日在 arXiv 预打印存储库上的一篇论文，工程师在杜克大学、 华盛顿大学和智力投资发明科学基金 (ISF) 显示技术已经存在，建立这样一个系统 — — 这只是问题的抽出时间来设计它。

“其耳机、 手机、 手表、 或甚至是你的鼠标和键盘，主要的刺激，因为消费者是否被拴线，电池，充电的麻烦”大卫 · 史密斯说，教授及系主任部的电气和计算机工程专业在杜克大学。”，当然他们总是干燥运行在最糟糕的时刻。我们建议的系统将能够自动、 连续充电在房间里，过去的事做废电池内任何地方的任何设备。”

一些无线充电系统已经存在，帮助功率扬声器、 手机和平板电脑。然而，这些技术依赖于平台需要他们自己的电线和设备必须放置在附近的充电站。

这是因为现有充电器使用谐振附近磁场来传递能量。通过线圈的电流产生的磁场可能相当大，接近线圈并引起邻近线圈类似的电流。磁场中也有好处，就是被认为是安全的人类接触，使他们成为无线电力传输方便选择。

磁性的近场方法，然而，不是选择的传输功率更大的距离。这是因为源与接收器 — — 之间的耦合，因而功率转换效率 — — 迅速下降与距离。提出了新的无线电力传输系统经营多微波的频率越高，在地方电力传输距离可以扩展之外的一个房间。

保持合理水平的功率传输效率，系统的关键是在菲涅耳区 — — 电磁场，可以重点突出，使功率密度达到足以很多设备充电效率高水平经营。

史密斯解释说”只要你在一定的距离内，你就能建立天线收集电磁能量和集中使用它就像一个镜头可以集中一束光，”。

到目前为止问题已经无线电力传输系统中天线将需要能够把重点放在一个房间内的任何设备上。这可以用可移动天线碟子，举个例子，但这会占用太多空间，和没人想在他们的壁炉架上大、 移动卫星天线。

另一个解决方案是相控阵天线 — — 天线与大量的微型天线组合在一起，每一种可以独立调整和优化。这种技术还存在，但会代价太高，消耗太多能量供家庭使用。

史密斯和他的同事们在新的论文中所提出的解决方案而是依赖于超材料 — — 由一起生产属性不在自然界中发现的许多个人、 工程细胞组成的合成材料。

“想象你有电磁波锋面移动通过平坦的表面，由成千上万的小电器的细胞，”史密斯说。如果您可以调整每个单元格来操纵波以特定的方式，你可以决定到底什么领域看起来像它的另一边出来时。

如果这项技术听起来遥不可及，它不是。史密斯和他的实验室利用这种原理打造弯曲电磁波绕过对象内举行的世界上第一个隐形装置。

几年前，弥敦道 Kundtz，前研究生和博士后从史密斯的组，带领 ISF 是开发团队的卫星通信的超材料技术。团队成立 Kymeta，建立强大、 平可能很快将取代经常看到在大船顶上的巨型旋转卫星天线的天线。其他三家公司，Evolv、 Echodyne 和枢纽也成立了成像、 雷达和无线通信中，分别使用不同版本的超材料。

“最酷的东西，我们对这个问题的方法之一是它允许我们制造我们的天线在同一工厂生产液晶电视，”Kundtz 说。液晶屏是指液晶显示器;它是液晶与异向介质的元素结合起来，使 Kymeta 的可重构的卫星天线。Kymeta 生产具有天线使用此约一年的产能。

在本文，史密斯和他的同事们通过计算来说明什么超材料基于无线电源系统的工作将能够。结果表明，平异向介质的设备比典型的纯平电视不大可以把重点放到现场的 10 米距离内的手机大小的微波能量束。它也应该能为多个设备供电在同一时间。

“能够安全地直接聚焦的光束的微波能量为特定设备，充电同时避免有害的暴露于人，宠物和其他对象，是为无线电源，改变游戏规则”说的合著者马特雷诺，电气工程和计算机科学与工程在华盛顿大学的副教授。”我们建议的菲涅耳区方法利用到广泛使用的液晶显示技术，使无缝的无线功率传输到各种各样的智能设备。我们正在研究液晶材料，可以在更远的距离允许在更高的权力层次能量转移的替代品。

有，当然，对工程这种无线的权力挑战传输系统。功能强大、 低成本、 高效率的电磁能量源将需要发展。系统会自动关闭，如果一个人或一只宠物被走进电磁光束。软件和控件的异向介质透镜将不得不进行优化，同时抑制任何不需要二次的”鬼”梁集中强大的光束。

但技术上是可行的。

“所有这些问题都可能克服 — — 他们不是路障，”史密斯说。”我们实际上想出了一些很好的解析公式覆盖范围和提高效率，才有可能。我认为建立一个系统像这样，可以嵌入在天花板上，无线充电在一个房间里的一切，是一个非常可行的方案。此外，有很多更大的距离可以提供更大权力的概念版本”。