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設(shè)備與工具本文參加百家號 #科學(xué)了不起# 系列征文賽。
整整130年前，尼古拉·特斯拉首次提出了無線充電的設(shè)想，但卻并沒有成功。如今，他的這個夢想，終于被后人實現(xiàn)了。
無線充電技術(shù)已經(jīng)越來越多地出現(xiàn)在了我們的視野里，很多人已經(jīng)用上了無線充電手機，享受了無線充電的方便。
不過，就在我們剛剛給手機充電的時候，科學(xué)家們已經(jīng)開始研究怎么給汽車甚至是飛機充電了。
想一想，如果你的電動車從此以后可以一邊駕駛一邊充電，再也不用擔(dān)心開到半路電量耗盡的尷尬；工廠里的機器人可以持續(xù)工作，不需要排隊等待充電樁；無人機可以一直在天上飛，甚至飛到報廢才落地……
你可能以為這是科幻電影里的情節(jié)，或者覺得人類還需要很久才能實現(xiàn)這個想法。但事實是，這個功能正在一點點走出實驗室，也許用不了多少年，就會走進民用領(lǐng)域。
（圖片說明：范汕洄）
"這是我們向更實用、更高效的無線充電系統(tǒng)踏出的重要一步，即使汽車和機器人正在高速移動，我們也能實現(xiàn)無線充電。"斯坦福大學(xué)電氣工程師范汕洄（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班學(xué)院8800校友）說。早在2017年的時候，他就提出了這一設(shè)想，并且將自己的科研成果發(fā)表在《自然》期刊上。3年過去了，這項技術(shù)真的得到了長足的發(fā)展，上面的那些畫面很快將不再是夢想。
范汕洄介紹：“想要給汽車充電，我們就需要更高的功率。不過，我認為這不是問題，在給機器人充電方面，我們已經(jīng)完全達到了現(xiàn)實中使用的范圍。”
給汽車或者機器人充電，表面上看起來和給手機充電差不多，只不過需要的功率更高。但實際上，其中難度也有著巨大的差別。
要了解這一點，就要先明白無線充電的原理。和普通的發(fā)電原理一樣，無線充電利用的也是以磁生電為基礎(chǔ)，并且加入了磁共振耦合原理。只不過因為沒有導(dǎo)線的傳遞，需要通過磁場的振蕩來實現(xiàn)。但是，如果充電的對象移動起來，這個頻率就有可能被打亂。所以，如果你給你的手機充電，它就得安安穩(wěn)穩(wěn)地放在那里?？上攵?，如果汽車甚至是無人機開動起來，對于充電的干擾將會更加巨大。
2017年的時候，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們就提出了解決方案：利用放大器和反饋電阻器，實現(xiàn)充電器跟隨充電設(shè)備位置改變而自動調(diào)節(jié)的目的。這就相當于你跑步的時候，口袋里的手機和鑰匙會讓你感覺很墜，但是如果你用手拿著，就沒有這個感覺了。不過，在當時，該系統(tǒng)的傳輸功率僅有10%，所以效果很不理想。
（圖片說明：高速公路上的無線充電專用道）
不過，經(jīng)過3年的努力，他們大幅提高了這個數(shù)字，無線傳輸效率達到了92%。這個數(shù)字已經(jīng)相當可觀，雖然還沒有達到100%，但基本上已經(jīng)可用了。
那么，這一次的突破究竟來自于哪里呢？
原來，他們在這3年的時間里開發(fā)了一種叫做“開關(guān)模式”的解決方案，利用復(fù)雜的電磁學(xué)原理，更精確地實現(xiàn)了無線傳輸技術(shù)。通過這個技術(shù)，人們可以在65厘米的范圍內(nèi)實現(xiàn)10W的傳輸功率。雖然這個數(shù)字還沒有達到理想狀態(tài)，但是研究人員表示，沒有理由懷疑他們會繼續(xù)在短時間內(nèi)取得更大的突破。
那么，如果這項技術(shù)未來真的成熟了，人們該如何為自己飛馳的汽車充電呢？
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