东京大学正在建设的无线充电室。学分:东京大学密歇根大学和东京大学的研究人员开发了一种通过空中安全输送电力的系统，有朝一日可以将世界各地的工作台面从杂乱的充电电线中解放出来，这有可能将整个建筑变成无线充电区。发表在《自然电子》杂志上的一项新研究详细介绍了这项技术，该技术可以利用磁场提供50瓦的功率。
该研究的作者、U-M大学计算机科学与工程教授阿兰森·索普(Alanson Sample)表示，除了解放手机和笔记本电脑，这项技术还可以为植入式医疗设备提供动力，并为家庭和制造设施中的移动机器人开辟新的可能性。te am还致力于在小于房间大小的空间中实现该系统，例如一个工具箱，用于为放置在其中的工具充电。
“这确实提升了无处不在的计算世界的能力——你可以把电脑放在任何东西上，而不必担心充电或插电，”Sample说。“还有很多临床应用；例如，今天的心脏植入物需要一根从泵穿过身体到外部电源的电线。这可以消除这种情况，降低感染风险，提高患者的生活质量。"
该团队由东京大学的研究人员领导，在一个专门建造的10英尺乘10英尺的铝制测试室中展示了这项技术。它们以无线方式为灯、风扇和手机供电，可以从房间的任何地方汲取电流，而不管人和家具的位置如何。
完工的充电室，位于东京大学。学分:东京大学研究人员表示，该系统是对以前无线充电系统尝试的重大改进，以前的无线充电系统使用潜在的有害微波辐射，或者要求设备放置在专用充电板上。相反，它使用房间墙壁上的导电表面和导电极来产生磁场。
设备通过线圈利用磁场，线圈可以集成到手机等电子设备中。研究人员表示，该系统可以很容易地扩大到更大的结构，如工厂或仓库，同时仍然符合暴露于电磁场的现有安全指南。
“像这样的事情在新建筑中最容易实施，但我认为改造也是可能的，”东京大学的研究员兼该研究的相应作者Takuya Sasatani说。“例如，一些商业建筑已经有了金属支撑杆，应该可以将导电表面喷涂到墙上，这可能类似于纹理化天花板的做法。”
Sample说，让该系统发挥作用的一个关键是建立一个共振结构，该结构可以传递一个房间大小的磁场，同时限制有害的电场，这些电场可以加热生物组织。
该团队的解决方案使用了被称为集总电容的器件。它们被放置在墙洞内，产生一个磁场，在房间内产生共振，同时将电场限制在电容器内部。这克服了以前的无线电力系统的限制，这些系统被限制为在几毫米的距离上输送大量电力或者在长距离上输送非常少量的电力。
集总电容设置在无线充电室的墙壁空腔中。学分:东京大学第二个障碍是如何产生一个到达房间每个角落的磁场——磁场倾向于以圆形模式传播，在正方形房间里产生盲点。此外，接收器需要以特定的方式与磁场对准以获取能量。
Sample说:“用线圈在空中汲取能量很像用网捕捉蝴蝶。“诀窍是让尽可能多的蝴蝶在房间里朝尽可能多的方向打转。这样，无论你的网在哪里，或者指向哪个方向，你都会抓到蝴蝶。”
为了实现这一点，系统产生两个独立的三维磁场。一个绕着房间的中心柱转一圈，而另一个在角落里旋转，在相邻的墙之间移动。这种方法消除了盲点，使设备能够从空间的任何地方获取电力。
对解剖假人的测试表明，该系统可以向房间的任何位置输送至少50瓦的功率，而不会超过联邦通信委员会的电磁能量暴露指南。然而，Sample表示，随着系统的进一步完善，有可能提供更高水平的电力。
研究人员指出，该系统在商业或住宅环境中的实施可能还需要数年时间。他们目前正在U-M校园的一栋建筑中测试该系统。他们将在一系列使用标准建造技术的房间里实施它，既作为翻新又作为新的建造，完工日期定在今年秋天。
该团队还包括东京大学电气工程和信息系统教授川原义弘。这项研究得到了日本科学技术局和日本科学促进会的支持。
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