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无线供电,和电源插座说再见

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电子设备需要供电?这还用问嘛。然而眼看着芯片、显卡、内存这些小弟们个个在短短几个月内就能“功力”大增,在技术含量和性能方面显著提升;可供电设备却还是那副憨实沉稳的老大哥模样,没有什么大长进,可急坏了那些不仅仅喜欢自由自在地享受无线上网乐趣,还希望不被电源线束缚在插座旁的移动新人类。就在2006年12月中旬于旧金山落下帷幕的国际电子设备研讨会IEDM(International Electron Device Meeting)上,一款可卷曲的、无线的能量传输设备以它独特的创新设计理念技惊四座,引起四方关注。

据这种外形酷似一张有着漂亮花纹毯子的无线供电设备的主要设计者――东京大学工程学教授染矢高雄介绍,它仅1毫米厚,50克重,可以铺在桌子上,墙上甚至天花板上,为放置在其上的电子设备无线地提供电能。

电磁感应谱写的神话

染矢高雄教授解释道,其实这个设备(我们姑且称之为“能量垫”)运用的只是一个最基本的物理学原理――电磁感应。能量垫实际上是由两种类型的薄片组成:一张上附着了感应物体所在位置的感应器,另一张上则具有向这个被感应到的物体准确地传输电流的装置。染矢高雄说:“这种设计使该系统能够有选择地向电子设备提供高达30瓦的电能。”

负责感应的第一张薄片依靠两种柔性(即可卷曲的、可变形的)电子器件来工作。首先,研发人员使用了一种经过改良的喷墨打印机,在一层薄塑料上印制了一系列有机电子晶体管;接下来他们又在这张塑料薄片上印刷了一系列直径为10毫米的铜线圈。无论是晶体管还是铜线圈都要保证能够随塑料基层一起弯曲、翻卷。其次,他们需要在被供电的小型电子设备(比如笔记本)上安装一组线圈和能量接收电路,这样一来,当笔记本放在能量垫上的时候,与笔记本接触的部分能量垫上的铜线圈的电阻就会减小,电子晶体管就能够精确地感应到是垫上何处的铜线电阻减小,也就相当于判断出笔记本所处的位置,从而高效地指引来自第二张薄片的电流流向。

第二张薄片负责提供能量,它具有一系列开关和铜线圈,开关是由银与塑料制成的,能够控制电流导通和停止。当一台笔记本被第一张薄片感应到后,开关就会开启,被导通的电流就会流向第二张薄片上的铜线圈,这时由于电磁感应原理就会产生一个磁场,如果笔记本上安装的能量接收电路与该磁场的距离足够近的话,笔记本上的铜线圈也将随即产生电流,从而完成向笔记本无线供电的任务。

无线供电让家庭“动”起来

虽然IEDM会议上的大多数产品只是开发工作的早期成果,但是它能够预示具有重要意义的生长点,从这些生长点出发,有可能产生深远的影响。身为可弯曲可延展电子器件领域里先锋人物的美国伊利诺伊大学材料科学教授约翰・罗杰斯表示,在这个无线供电设备的研发过程中,开发人员合成了多种可弯曲的电子器件很引人注意,他说:“它展现了可弯曲有机电子器件的一种非常有趣的新应用。”而普林斯顿大学的电子工程教授西格德・瓦格纳则表示这种无线供电设备的研发“非常值得关注”,染矢高雄使用了将电子器件大面积印刷的技术,这一定程度上使高能量精准性电力传输成为可能。据研究人员检测,由于能量传输只有当物体被感知时才发生,因此净功率耦合效率达到62.3%。

当然,这种无线供电设备依然处在雏形期,“它本身还存在很大的发展空间”染矢高雄说,这种设备还不够可靠,因为那些电子器件的有机半导体和电极会由于潮湿或被氧化而在数月间改变自身的特性。但与此同时,他也乐观地表示他并不担心这一点,因为很多OEL(有机电致发光)显示器也使用了相似的材料,而OEL显示器市场在近几年的壮大也带动了这种元件的技术进步。

染矢高雄教授估计这种无线供电设备技术将在5年内逐步完善起来,他同时也希望能够创造出一种新型的可卷曲、便携且可靠的能量系统。这种能量系统将在未来遍布于家庭的每个角落。他说:“我们的最终目标是将这种设备融合到家庭最基础的构造中去,先从铺在桌面和嵌入墙壁开始。”这样一来,假如你要把电视从一面有电源插孔的墙转移到另一面没有电源插孔的墙前放置时,就不必拉一根电线或者改电路了,你只需直接把电视搬过去就OK了!

小提示:IEEE国际电子设备研讨会(IEDM)已有51年历史,是国际电子设备领域有关技术、设计、制造、物理、半导体建模等最新突破的最顶级学术会议。

电子设备需要供电?这还用问嘛。然而眼看着芯片、显卡、内存这些小弟们个个在短短几个月内就能“功力”大增,在技术含量和性能方面显著提升;可供电设备却还是那副憨实沉稳的老大哥模样,没有什么大长进,可急坏了那些不仅仅喜欢自由自在地享受无线上网乐趣,还希望不被电源线束缚在插座旁的移动新人类。就在2006年12月中旬于旧金山落下帷幕的国际电子设备研讨会IEDM(International Electron Device Meeting)上,一款可卷曲的、无线的能量传输设备以它独特的创新设计理念技惊四座,引起四方关注。

据这种外形酷似一张有着漂亮花纹毯子的无线供电设备的主要设计者――东京大学工程学教授染矢高雄介绍,它仅1毫米厚,50克重,可以铺在桌子上,墙上甚至天花板上,为放置在其上的电子设备无线地提供电能。