美研究人员成功发明无线充电技术

    6月8日，《科学》杂志刊登文章说，美国麻省理工学院的研究人员最近在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。

    这个研究小组希望他们的无线充电技术能够在将来淘汰连接在电器与插座之间的电线。“这项发明可以把我们从电线中解放出来，在很大程度上可以理想地取代电池，至少在家庭和办公室的范围内。”小组成员之一阿里斯蒂迪斯·卡拉利斯说。

    麻省理工学院物理学助理教授马林·索利亚契奇领导着这个6人小组。“这些电量足可以运行一台普通的笔记本电脑。”他说，“这是一个重要的里程碑。这项技术很快就能实际应用了。”

    灵感来自“忘记充电”

    索利亚契奇是在4年前开始这一研究的。同我们中的许多人一样，索利亚契奇也经常被忘记给手机充电所困扰。“有时我会忘记给手机充电，因此一旦手机电池耗尽手机就会嘀嘀作响把我吵醒，很是烦人。这个项目的灵感就来源于此。”索利亚契奇因此开始思考：如何能够让手机自己充电，于是他开始研究新的无线传输能量的方法。

    事实上，有关无线传输能量的想法由来已久。早在19世纪30年代，迈克尔·法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。

    但遗憾的是，这方面的研究延迟了一个世纪。最大的障碍是传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息，并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言，能量将会浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射，比如激光，但其可操作性不强且极具危险性。

    另一个原因是因为当时没有太大的市场需求。不过，现在手机、笔记本电脑、随身听等小型无线设备的大量出现使大家对这一课题又产生了兴趣。无线工程公司剑桥咨询公司的蒂姆·福勒就说：“没有人愿意老是不停地更换电池。”

    其实，这次索利亚契奇等人运用的原理很简单，那就是共振作用。

    物理学家早就知道，在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量，而不同频率物体之间的相互作用较弱。歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎，而不影响其他瓶子就是这个道理。这也好比我们荡秋千时，只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样。

    在灯泡实验中，麻省理工学院的研究小组用两个铜线圈作为电磁共振器。其中的一个线圈连接在电源上传输能量作为发射器，另一个线圈连着灯泡，作为能量接收器。通电后，发射器能够以10兆赫兹的频率振动，但它并不向外发射电磁波，而是在它的周围形成一个强大的非辐射磁场。这个非辐射磁场可以协调与另一个线圈(即接收器)进行能量传输。

    这一原理并无特别之处，就如变压器里应用的电磁感应现象一样，同样是发射线圈里电流的运行使得接收线圈里感应产生电流。差异在于新技术让两个线圈之间的距离要远很多，在这次的实验里，距离达到了两米开外。

    研究小组成员之一阿里斯蒂迪斯·卡拉利斯说：“这就是奇特之处。能量转移的效率可以达到45%，比普通的非共振磁感应效率要高出100万倍之多。”