باحثون يبنون غرفة شحن توفر الكهرباء للأضواء والهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة اللاسلكية

الشحن بدون أسلاك، سيكون ثورة كبيرة في العديد من المعدات الطبية. (الصورة: غير رموش)

طور باحثون في جامعة ميشيغان وجامعة طوكيو نظاما لتوصيل الكهرباء بأمان عبر الهواء. هذه التقنية لديها القدرة على تحويل مبنى بأكمله إلى منطقة شحن لاسلكية.

مفصلة في دراسة جديدة نشرت في الطبيعة للإلكترونيات ، والتكنولوجيا يمكن أن تولد 50 واط من الطاقة باستخدام المجال المغناطيسي.

وقال مؤلف الدراسة ألانسون عينة، أستاذ UM لعلوم الكمبيوتر والهندسة، أنه بالإضافة إلى الهواتف غير المربوطة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، يمكن للتكنولوجيا أيضا تشغيل الأجهزة الطبية المزروعة وفتح إمكانيات جديدة للروبوتات المتنقلة في المنازل ومرافق التصنيع. كما يعمل الفريق على تنفيذ النظام في مساحة أصغر من حجم الغرفة، على سبيل المثال صندوق أدوات يشحن الأدوات الموضوعة في الداخل.

"إنه يزيد حقا من قوة عالم الحوسبة في كل مكان. يمكنك وضع جهاز كمبيوتر في أي شيء دون الحاجة إلى القلق بشأن الشحن أو توصيله" ، وقال عينة.

"هناك العديد من التطبيقات السريرية كذلك; فزراعة القلب الحالية، على سبيل المثال، تتطلب أسلاكا تتدفق من المضخة عبر الجسم إلى مصدر طاقة خارجي. هذا يمكن القضاء عليه، والحد من خطر العدوى وتحسين نوعية المريض. الحياة".

وأظهر الفريق، الذي يقوده باحثون في جامعة طوكيو، هذه التكنولوجيا في غرفة اختبار الألومنيوم المصنوعة خصيصا والتي يبلغ طولها حوالي 10 أقدام في 10 أقدام. أنها أضواء السلطة، والمشجعين، والهواتف المحمولة لاسلكيا التي يمكن أن يوجه الحالية من أي مكان في الغرفة بغض النظر عن وضع الناس والأثاث.

وقال الباحثون إن النظام يمثل تحسنا كبيرا مقارنة بالجهود السابقة في أنظمة الشحن اللاسلكي، التي تستخدم إشعاع الميكروويف أو الأجهزة التي قد تكون ضارة والتي تحتاج إلى وضعها على منصات شحن خاصة. بدلا من ذلك، فإنه يستخدم السطوح موصل على جدران الغرفة والأعمدة موصل لتوليد المجالات المغناطيسية.

يستخدم الجهاز مجالا مغناطيسيا مزودا بلفائف من الأسلاك ، والتي يمكن دمجها في الإلكترونيات مثل الهواتف المحمولة. ويقول الباحثون إن النظام يمكن ترقيته بسهولة إلى هياكل أكبر مثل المصانع أو المستودعات مع الاستمرار في الوفاء بإرشادات السلامة الحالية للتعرض للحقول الكهرومغناطيسية.

وقال تاكويا ساساتاني، الباحث في جامعة طوكيو ومؤلف الدراسة، "سيكون من الأسهل تنفيذ شيء من هذا القبيل في بناء جديد، لكنني أعتقد أن التعديل التحديثي ممكن أيضا.

وقال "بعض المباني التجارية، على سبيل المثال، لديها بالفعل أعمدة دعم معدنية، وينبغي أن تجعل من الممكن رش الأسطح موصل على الجدران، وربما مماثلة لكيفية القيام السقوف محكم".

وقال عينة إن المفتاح لجعل هذه الأنظمة تعمل هو بناء هياكل الرنين التي يمكن أن تنقل المجالات المغناطيسية بحجم الغرفة مع الحد من الحقول الكهربائية الضارة، التي يمكن أن تسخن الأنسجة البيولوجية.

استخدم حل الفريق جهازا يسمى مكثفا مقطوعا. وضعت في تجويف الجدار.  أنها تولد المجال المغناطيسي الذي يتردد صداها من خلال الغرفة، في حين محاصرة المجال الكهربائي داخل المكثف نفسه. وتغلب ذلك على القيود المفروضة على أنظمة الطاقة اللاسلكية السابقة، والتي اقتصرت على إرسال كميات كبيرة من الطاقة على مدى بضعة ملليمترات أو كميات صغيرة جدا من الطاقة لمسافات طويلة.

العقبة الثانية هي كيفية توليد المجال المغناطيسي الذي يصل إلى كل ركن من أركان الغرفة. تميل الحقول المغناطيسية إلى التحرك في أنماط دائرية ، مما يخلق بقعا ميتة في غرف مربعة. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج المتلقي إلى المحاذاة مع الحقل بطريقة معينة لجذب الطاقة.

وأظهرت الاختبارات مع الدمى التشريحية أن النظام يمكن أن توفر ما لا يقل عن 50 واط من الطاقة إلى أي مكان في الغرفة دون تجاوز المبادئ التوجيهية لجنة الاتصالات الفدرالية للتعرض للطاقة الكهرومغناطيسية.

وأشار الباحثون إلى أن تطبيق النظام في بيئة تجارية أو سكنية من المرجح أن يكون على بعد سنوات. وهم يعملون حاليا لاختبار النظام في مبنى في الحرم الجامعي أم.

وضم الفريق أيضا يوشيهيرو كاواهارا، أستاذ الهندسة الكهربائية ونظم المعلومات في جامعة طوكيو. وقد دعمت البحث الوكالة اليابانية للعلوم والتكنولوجيا والجمعية اليابانية لتعزيز العلوم.