Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống cung cấp điện thông qua không khí một cách an toàn, có khả năng biến toàn bộ tòa nhà thành khu vực sạc không dây.
CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG ĐIỆN QUA TỪ TRƯỜNG
Công trình nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Nature Electronics tiết lộ công nghệ này có thể cung cấp 50W điện bằng cách sử dụng từ trường. Ngoài việc sạc pin cho điện thoại và laptop, công nghệ này cũng có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế cấy ghép và mở ra những tiềm năng mới cho robot di động trong nhà và cơ sở sản xuất. Nhóm cũng đang nghiên cứu triển khai hệ thống trong không gian nhỏ hơn diện tích phòng.
“Điều này thực sự làm tăng sức mạnh của thế giới điện toán, bạn có thể đặt một máy tính vào bất cứ đâu mà không bao giờ phải lo lắng về việc tìm sạc hoặc phích cắm”, Alanson Sample – Giáo sư khoa học máy tính và kỹ thuật tại Đại học Michigan cho biết.
“Có rất nhiều ứng dụng lâm sàng. Ví dụ, cấy ghép tim ngày nay yêu cầu một dây dẫn chạy từ máy bơm qua cơ thể đến nguồn điện bên ngoài. Công nghệ này có thể loại bỏ điều đó, giảm nguy cơ nhiễm trùng và cải thiện khả năng hồi phục của bệnh nhân ”.
Nhóm nghiên cứu do các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo dẫn đầu đã trình diễn công nghệ này trong một phòng thử nghiệm bằng nhôm có kích thước 3m x 3m . Chúng có đèn, quạt và điện thoại di động được cấp nguồn không dây có thể hút dòng điện từ bất kỳ đâu trong phòng bất kể vị trí của người và đồ đạc.
Các nhà nghiên cứu cho biết, hệ thống này là một cải tiến lớn so với những nỗ lực trước đây đối với hệ thống sạc không dây, vốn sử dụng bức xạ vi sóng có khả năng gây hại hoặc các thiết bị bắt buộc phải đặt trên các đế sạc chuyên dụng, thay vào đó nó sử dụng bề mặt dẫn điện trên tường phòng và cực dẫn điện để tạo ra từ trường.
Các thiết bị khai thác từ trường bằng các cuộn dây, có thể được tích hợp vào thiết bị điện tử như điện thoại di động. Các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống này có thể dễ dàng mở rộng đến các cấu trúc lớn hơn như nhà máy hoặc nhà kho trong khi vẫn đáp ứng các hướng dẫn an toàn hiện có về tiếp xúc với trường điện từ.
CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG
Mấu chốt để làm cho hệ thống hoạt động là xây dựng một cấu trúc cộng hưởng có thể tạo ra một từ trường kích thước phòng trong khi hạn chế các điện trường có hại, có thể làm nóng các mô sinh học.
Giải pháp của nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thiết bị được gọi là tụ điện gộp. Được đặt trong các hốc tường, chúng tạo ra từ trường cộng hưởng xuyên qua căn phòng, đồng thời giữ lại điện trường bên trong bản thân các tụ điện. Điều này khắc phục được một số hạn chế của các hệ thống nguồn không dây trước đây, vốn bị giới hạn ở việc cung cấp lượng lớn công suất trên một vài milimet hoặc một lượng rất nhỏ năng lượng trong khoảng cách xa.
Rào cản thứ hai là làm thế nào để tạo ra một từ trường đến mọi ngóc ngách của căn phòng – từ trường có xu hướng di chuyển theo các hình tròn, tạo ra các điểm chết trong một căn phòng hình vuông. Ngoài ra, máy thu cần phải căn chỉnh với trường theo một cách cụ thể để thu hút điện năng.
Để điều đó xảy ra, hệ thống tạo ra hai từ trường 3D riêng biệt. Một cái di chuyển theo vòng tròn xung quanh cực trung tâm của căn phòng, trong khi cái kia xoay trong các góc, di chuyển giữa các bức tường liền kề. Cách tiếp cận này giúp loại bỏ các điểm chết, giúp các thiết bị có thể lấy điện từ mọi nơi trong không gian.
SẼ SỚM ĐƯỢC THƯƠNG MẠI HÓA TRONG TƯƠNG LAI
Các thử nghiệm với hình nộm giải phẫu cho thấy hệ thống có thể cung cấp ít nhất 50W điện đến bất kỳ vị trí nào trong phòng mà không vượt quá hướng dẫn của FCC về tiếp xúc với năng lượng điện từ. Tuy nhiên, Sample cho biết có khả năng nó sẽ cung cấp mức công suất cao hơn với việc cải tiến thêm hệ thống.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng việc triển khai hệ thống tại các cơ sở thương mại hoặc khu dân cư có thể phải chờ thêm nhiều năm nữa. Họ hiện đang làm việc để có thể thử nghiệm hệ thống trong một tòa nhà trong khuôn viên của Đại học Michigan với ngày hoàn thành được ấn định vào mùa thu năm nay.
Quốc Huy
