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遲到百年 無線充電尚有多遠(yuǎn)?

鉅大LARGE  |  點擊量:939次  |  2019年12月26日  

電線粗或細(xì),長或短,都不重要,沒有電線,對我們來說最重要。


在我們的辦公桌上,手機出現(xiàn),讓我們告別愛打結(jié)的座機電話線;藍(lán)牙的出現(xiàn),讓我們告別愛接觸不良的耳機線;WiFi的出現(xiàn),讓我們告別了笨重的網(wǎng)線和數(shù)據(jù)線……科學(xué)家做的這一切,都是為了讓人們在使用電子產(chǎn)品時束縛更少,更加自由。然而在這個電池不大爭氣的年代,看似合理又令人困擾的電源線始終讓我們又愛又恨。


遲到百年的無線輸電


或許無線充電對于天天糾結(jié)在各種線之間的我們還過于陌生,又或許那些已經(jīng)率先用上無線充電設(shè)備的新潮人士正為那塊小小的充電板感到驚訝,但事實上,這不是什么新技術(shù),至少,從無線和電這兩個概念來說,它們之間的關(guān)系早在電出現(xiàn)初期已被揭示。早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初,丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特就有了一個影響力巨大的發(fā)現(xiàn):當(dāng)電流經(jīng)過線圈時,周圍會產(chǎn)生磁場(即電生磁)。十年后,僅讀過兩年小學(xué)的英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象——用沒有通電的其他線圈接近上述磁場,線圈中便會產(chǎn)生電流(即磁生電)。


通過上述兩項諾貝爾獎級別的發(fā)現(xiàn),我們很容易便可得出消滅電線的方法了。但是為什么無所不能的電力工程師過了這么久都沒能把電線消滅掉?他們這一百年來都去扛電線桿去了嗎?不是的,通過磁電感應(yīng)傳輸能量也有自身缺陷:傳輸效率太低又存在危險。電磁輻射只適合傳送信息,并不適合傳送能量。因為輻射無定向性可言,能量將會浪費在無用的空間中,而且還可能對空間造成很大的電磁污染。


其實早在19世紀(jì)末,傳奇科學(xué)家特斯拉便構(gòu)想過利用他發(fā)明的特斯拉線圈構(gòu)造一個無線電力傳輸網(wǎng)。他希望通過特拉斯線圈進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換、發(fā)射和接收,最終在一個區(qū)域內(nèi),空中會出現(xiàn)如同閃電般的電流傳輸,蔚為壯觀。特斯拉對特斯拉線圈寄予厚望,他甚至說服了當(dāng)時的大富翁J.P.摩根,獲得了15萬美元的資助,在紐約建成一座高約57米、頂部有一個直徑約為27米的半球形圓頂鐵塔。特斯拉相信,這座鐵塔可以成為他夢想中的世界無線電網(wǎng)或電波城的第一步。但是,建設(shè)費用不斷上漲,超過了原先預(yù)算,而摩根和其他資助人對于繼續(xù)幫助這個項目卻猶豫不決,使得特斯拉的夢想夭折。1917年,這座代表著特斯拉夢想的鐵塔變得銹跡斑斑,最終被拆除。


所以后來的科學(xué)家們覺得與其研究電磁感應(yīng)這種虛無縹緲的東西,還不如拉兩條電線來得省事,又或者去研究更耐用體積更小的電池更容易出成績。最終,這方面的研究延遲了近一個世紀(jì)。


直到2007年,無線電力傳輸研究才出現(xiàn)看得見的進(jìn)展。當(dāng)年,美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家通過電磁感應(yīng),成功地隔空點亮了離電源兩米多的一個60瓦燈泡。研究團(tuán)隊用兩個直徑60厘米的銅線圈做實驗,一個線圈接在電源上,作為送電方,另一個作為受電方置于兩米外,連接一個燈泡。科學(xué)家利用了共振原理,當(dāng)送電方的電源接通后,兩個線圈都以10兆赫茲的頻率振動,從而產(chǎn)生強大的振動的電磁場,送電方發(fā)出的電振即可傳到受電方。兩個線圈雖未相連,仍可完成隔空供電,使燈泡發(fā)光。即使在電源與燈泡中間擺上木頭、金屬或其他電器,燈泡仍會發(fā)亮。


混亂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)


上述裝置被命名為WiTricity,后來,WiTricity成了一家公司的名字,再后來,這家公司因擁有磁共振無線充電技術(shù)被幾個土豪小伙伴(例如高通、三星、博通)拉攏進(jìn)一個名為無線電力聯(lián)盟(A4WP)的組織。WiTricity的磁共振無線充電技術(shù)也理所當(dāng)然地成為該聯(lián)盟的核心技術(shù)。


但在A4WP出現(xiàn)之前,這個世界便存在著一個致力于無線充電的強大組織,它便是無線充電聯(lián)盟(WPC)——全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織(成立于2008年)。由于先行一步的優(yōu)勢,該聯(lián)盟在無線充電領(lǐng)域一直處于領(lǐng)跑地位,其成員包括來自15個國家的137個合作伙伴,覆蓋無線充電解決方案各生產(chǎn)環(huán)節(jié),其中不乏飛利浦、HTC、諾基亞、三星、索尼愛立信、百思買、德州儀器等知名企業(yè)。幾個始建成員可能被中國武俠電影荼毒頗深,為自己的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)起了一個生動形象的名字:Qi——源于氣功里的氣(qi)。WPC采用的Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)則是基于最基本的電磁感應(yīng)原理——一百多年前奧斯特和法拉第的那一套。


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