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    遲到百年 無線充電尚有多遠?

    2021-04-24 ryder

    電線粗或細,長或短,都不緊要,沒有電線,對我們來說最緊要。


    在我們的辦公桌上,手機出現,讓我們告別愛打結的座機電話線;藍牙的出現,讓我們告別愛接觸不良的耳機線;WiFi的出現,讓我們告別了笨重的網線和數據線……科學家做的這一切,都是為了讓人們在使用電子產品時束縛更少,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在各種線之間的我們還過于生疏,又或許那些已經率先用上無線充電設備的新潮人士正為那塊小小的充電板感到驚愕,但事實上,這不有哪些新技術,至少,從無線和電這兩個概念來說,它們之間的關系早在電出現初期已被揭示。早在19世紀末20世紀初,丹麥物理學家漢斯·奧斯特就有了一個影響力巨大的發現:當電流經過線圈時,周圍會萌生磁場(即電生磁)。十年后,僅讀過兩年小學的英國物理學家邁克爾·法拉第進一步發現了電磁感應現象——用沒有通電的其他線圈接近上述磁場,線圈中便會萌生電流(即磁生電)。


    通過上述兩項諾貝爾獎級別的發現,我們很容易便可得出消滅電線的辦法了。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世紀末,傳奇科學家特斯拉便構想過利用他發明的特斯拉線圈構造一個無線電力傳輸網。他希望通過特拉斯線圈進行電磁轉換、發射和接收,最終在一個區域內,空中會出現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或電波城的第一步。但是,建設費用不斷上漲,超過了原先預算,而摩根和其他資助人對于持續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。


    所以后來的科學家們覺得與其研究電磁感應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就。最終,這方面的研究延遲了近一個世紀。


    直到2007年,無線電力傳輸研究才出現看得見的進展。當年,美國麻省理工學院的科學家通過電磁感應,成功地隔空點亮了離電源兩米多的一個60瓦燈泡。研究團隊用兩個直徑60厘米的銅線圈做試驗,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。科學家利用了共振原理,當送電方的電源接通后,兩個線圈都以10兆赫茲的頻率振動,從而萌生強大的振動的電磁場,送電方發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,燈泡仍會發亮。


    雜亂的技術標準


    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被幾個土豪小伙伴(例如高通、三星、博通)拉攏進一個名為無線電力聯盟(A4WP)的組織。WiTricity的磁共振無線充電技術也理所當然地成為該聯盟的核心技術。


    但在A4WP出現之前,這個世界便存在著一個致力于無線充電的強大組織,它便是無線充電聯盟(WPC)——全球首個推動無線充電技術的標準化組織(成立于2008年)。由于先驅一步的優點,該聯盟在無線充電范疇一直處于領跑地位,其成員包括來自15個國家的137個合作伙伴,傾覆無線充電處理方案各加工環節,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。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標準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無線充電標準則是基于最基本的電磁感應原理——一百多年前奧斯特和法拉第的那一套。

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