Сегодня практически все электрические приборы работают на аккумуляторах или батареях, которые заряжаются от внешнего источника энергии с помощью проводного зарядного устройства.
В наш век технологий в любом доме и тем более на любом производстве можно найти десятки электрических устройств, к каждому из которых прилагается собственное зарядное устройство. Паутина из проводов, переходников и всевозможных адаптеров стала уже привычной картиной, но продолжает причинять массу неудобств пользователям. Но уже в ближайшем будущем эта ситуация может кардинально измениться.
Представим себе будущее, в котором электроприборы не требуют кабелей и зарядки. Совсем. Мы просто забудем о такой необходимости. Именно такое интересное решение представила на днях международная команда инженеров.
Изобретение учёных из Мичиганского и Токийского университетов позволит заряжать любую технику — от телефонов до домашних роботов и медицинских устройств — прямо по воздуху.
Для этого учёные предлагают переоборудовать помещения в сплошные "зарядные зоны". "Зарядная зона" — это комната, в которой можно беспроводным способом зарядить любое электронное устройство. Происходит это благодаря магнитному полю с излучением мощностью 50 ватт.
"Это и вправду добавляет мощности окружающему нас миру вычислительной техники – вы можете положить компьютер куда угодно, даже не беспокоясь о его зарядке или подключению к сети. [У этой разработки] также есть множество клинических применений; современные сердечные имплантаты, к примеру, работают от провода, который идёт от помпы через тело к внешнему источнику энергии. От этого можно будет избавиться, снизив риск инфекции и повысив качество жизни пациентов", – объясняет соавтор работы Алансон Сэмпл (Alanson Sample) из Мичиганского университета.
Исследовательская группа под руководством специалистов из Токийского университета продемонстрировала новую технологию в специально построенной для этого комнате из алюминия площадью приблизительно три на три метра. В ней без единого провода работали лампы, вентиляторы и заряжались мобильные телефоны. Приборы могли питаться от магнитного поля в любом углу этой комнаты, этому не мешали ни люди, ни поставленная там мебель.
Новая разработка, как подчеркивают её создатели, заметно отличается от существующих беспроводных зарядных устройств. Она не использует опасное для человека микроволновое излучение. Также не требуется выкладывание подзаряжаемых устройств на специально предназначенные для этого поверхности.
Однако "зарядную комнату" придётся снабдить проводящими стенами и расставить по ней шесты, которые будут генерировать магнитные поля в комнате.
После этого электрические устройства смогут "собирать" энергию буквально из воздуха с помощью катушек, которые можно внедрить даже в мобильный телефон.
Последняя технология создана давно, однако пока инженеры не решили проблему повышения эффективности такой "передачи энергии по воздуху".
Создателей "зарядной комнаты" это, по всей видимости, не смущает. Они сообщают, что их разработку можно масштабировать для использования на заводах или крупных складах при этом соблюдая существующие правила безопасности, касающиеся воздействия электромагнитных полей на человека.
И действительно во многих промышленных зданиях уже есть металлические опорные конструкции, и в таких местах достаточно будет покрыть стены слоем проводящего материала, превращая таким образом любое помещение в гигантскую зарядную комнату.
Итого: эту технологию можно будет использовать как при строительстве новых объектов, так и адаптируя к ней уже существующие помещения.
Основным этапом создания этой системы является строительство резонирующей конструкции, которая будет создавать магнитное поле в пределах комнаты. Магнитное поле будет наводить электрические поля только в катушках подпитываемых приборов, ограничивая таким образом нагревание биологических тканей (как в микроволновой печи).
Благодаря этой разработке инженеры преодолели одну из основных проблем существующих беспроводных зарядных устройств. Их возможности были ограничены передачей либо большого количества энергии на расстоянии нескольких миллиметров, либо незначительного количества энергии на большие расстояния.
Вторая трудность, которую преодолели учёные: "слепые зоны" в помещении.
Дело вот в чём. Силовые линии магнитных полей имеют форму окружности. Соответственно, в квадратной комнате с магнитным полем, которое генерирует шест, должны оставаться "слепые зоны" по углам, куда поле условно не проникает. Это не совсем так, но для простоты объяснения ограничимся таким представлением.
В углах квадратной комнаты поля искажаются настолько, что возможности зарядки гаджетов значительно снижаются. Инженеры из США и Японии решили проблему, создав два независимых трёхмерных магнитных поля.
Одно распространяется в центре комнаты, а другое "завихряется" по углам. В этом случае электрические устройства могут получать энергию в любой точке зарядного пространства.
Чтобы создать второе поле, учёные использовали особые устройства — сосредоточенные конденсаторы. Расположенные в углублениях в стене они и создают отдельное магнитное поле (вкупе с проводящими стенами помещения).
К слову, сказать и с этим решением не всё так просто и гладко, как хотелось бы. Чтобы гаджет или любое другое устройство заряжалось максимально эффективно (чтобы он забирал максимально большой ручей из полноводной реки, которая протекает по всей в комнате), его нужно выравнивать относительно линии магнитного поля. Если этого не делать, то масса "отдаваемой" комнатой энергии будет расходоваться впустую.
Кроме того, пока в продемонстрированном инженерами помещении, судя по всему, нет окон и дверей. Это бы создало дополнительные технические сложности.
Тем не менее испытания с использованием анатомически точных манекенов показали, что система может передавать не менее 50 Вт в любое место в комнате, не нарушая при этом существующие рекомендации по электромагнитной безопасности.
Исследователи отмечают, что последующие испытания и внедрение такой системы в коммерческих и жилых помещениях займёт ещё не один год. Но в данный момент на территории Мичиганского университета уже строится целый ряд "зарядных комнат", а также происходит тестовая адаптация старых помещений к внедрению новой технологии.
Исследование с описанием научной работы было опубликовано в издании Nature Electronics.
Ранее мы сообщали о создании в России медицинских имплантатов с беспроводной зарядкой. Также мы рассказывали, что с помощью мощного электромагнитного излучения можно обезвреживать боевые беспилотники. Писали мы и о создании рекордно мощного магнитного поля.
Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
