Kaip metamedžiagos pagerins belaidį energijos perdavimą

Maitinimo kabeliai yra šiuolaikinio egzistavimo bėda. Jei turite stalinį kompiuterį, telefoną ir galbūt medijos leistuvą, greičiausiai turėsite bent vieną maitinimo lizdą, kuris atrodo kaip spagečių jungtis.

Štai kodėl didėja susidomėjimas belaidžiu energijos perdavimu. RFID lustai tapo visur Vakarų pasaulyje dėl galimybės belaidžiu būdu aprūpinti juos nedideliu energijos kiekiu.

Tačiau buvo daug ambicingesnių bandymų sukurti galingesnius energijos perdavimo būdus. Japonai jau seniai domisi saulės baterijų galia į žemę skleisti kosmose. Turėdami ribotus gamtos išteklius, jie mano, kad tai vienas iš būdų užtikrinti energijos tiekimą.

Vienas iš orlaivių apribojimų yra degalų kiekis, kurį jie gali gabenti, todėl buvo įvairių bandymų jiems perduoti energiją naudojant mikrobangų krosneles ir lazerius. Kai kurie tyrinėtojai netgi išnagrinėjo galimybę paleisti ir įjungti erdvėlaivį galingo lazerio spindulio galiuku.

Arčiau namų idėja belaidžiu būdu įkrauti nešiojamus įrenginius, tokius kaip išmanieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai ir medijos leistuvai, yra akivaizdžiai patraukli. O pastaraisiais metais rinkoje pasirodė įvairūs belaidžio įkrovimo įrenginiai. Tyrėjai netgi įrodė galimybę šioms mašinoms perduoti energiją per kambarį.

Su visomis šiomis idėjomis kyla daug problemų. Mikrobangų ir lazerio spinduliai gali turėti didelę galią, tačiau jie taip pat linkę kepti viską, kas jiems trukdo.

Indukciniai įkrovikliai yra saugesni, nes jie priklauso nuo rezonansinio efekto tarp dviejų glaudžiai išdėstytų ritių. Tačiau geriausiu metu jie nėra ypač veiksmingi, o jų efektyvumas nukrenta nuo uolos, kai atstumas tarp ritinių didėja. Matematine prasme, jei atstumas tarp ritių yra d, energijos perdavimo efektyvumas yra atvirkščiai proporcingas d^6. Bjaurus!

Šiandien Jaroslavas Uržumovas ir Davidas Smithas iš Duke universiteto Šiaurės Karolinoje teigia, kad yra būdas tai žymiai pagerinti naudojant metamedžiagas – keistas dirbtines medžiagas, kurias mokslininkai gali panaudoti elektromagnetinėms bangoms sulenkti pagal savo valią.

Vienas pirmųjų atradimų apie metamedžiagas maždaug prieš dešimt metų buvo tai, kad iš jų galima sukurti tobulą objektyvą, tai yra objektyvą, galintį sufokusuoti ir elektromagnetinį spindulį su subbangos ilgio skiriamąja geba. Kitas būdas tai pasakyti yra tas, kad objektyvas veikia, kai yra arčiau nei vienas šaltinio bangos ilgis.

Nauja idėja gana paprasta. Urzhumovas ir Smithas tiesiog siūlo įdėti superlęšį tarp dviejų ritinių į indukcinį įkroviklį. Štai ir viskas.

Šiandien paskelbtas darbas yra išsamus teorinis tokios sistemos patobulinimų aprašymas. Jie sako, kad toks objektyvas būtų plonos, plokščios metamedžiagos plokštės formos ir padidintų efektyvumą nuo atvirkščiai proporcingo d^6 iki atvirkščiai proporcingo d^3.

Praktiškai tai reiškia didelį efektyvumo padidėjimą. Jie teigia, kad galios perdavimo efektyvumas naudojant plokštę gali būti daug didesnis nei laisvos erdvės efektyvumas.

Tai didelis dalykas disciplinoje, kurioje inžinieriai stengiasi keliais procentais padidinti efektyvumą.

Taigi kada galėtume tikėtis pamatyti tokį įrenginį? Uržumovas ir Smithas nesako, bet galima pagrįstai spėti.

Smithas yra vienas geriausių bananų metamedžiagų pasaulyje – jis pastatė ir pademonstravo pirmąjį nematomumo apsiaustą dar 2006 m. Tiesą sakant, jis pristatė įrenginį praėjus vos keliems mėnesiams po to, kai pirmą kartą kilo mintis panaudoti metamedžiagas nematomų apsiaustų gamybai. Akivaizdu, kad jis jau kurį laiką dirbo prie to, kol buvo paskelbtas teorijos dokumentas

Įdomią naują idėją prasminga laikyti paslėptoje vietoje, kol neišsiaiškinsite, kaip ją sukurti (ir neapsaugosite IP).

Taigi, sprendžiant iš jo ankstesnės formos, spėju, kad Smithas dabar turi veikiančią savo belaidžio energijos perdavimo įrenginio versiją ir artimiausiais mėnesiais ją pademonstruos viešai.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1102.2281 : Patobulinta metamedžiagų jungtis tarp magnetinių dipolių efektyviam belaidžiam energijos perdavimui

paslėpti