Metamateriály by mohly zlepšit bezdrátové nabíjení

Vědci z Duke University zjistili, že pomocí speciálních materiálů lze výrazně zefektivnit bezdrátové napájení přístrojů. Nejblíže nasazení do praxe má tato technika přirozeně u mobilních telefonů a notebooků, ale třeba by se dala použít i pro automobily nebo výtahy.


Nový postup je založen na metamateriálech. Jedná se o třídu uměle připravených látek s unikátními fyzikálními vlastnostmi – mají například záporný index lomu. Hůl z metamateriálu ponořená do vody vypadá, jaká by vyčnívala z vody ven (tj. „lomí" se úplně naopak, než jsme zvyklí). Pro tento způsob ohýbání paprsků se jako hlavní aplikace metamateriálů zkoumá neviditelnost. Předmět z metamateriálu z pohledu pozorovatele nijak nezakrývá pozadí. Nejde jen o efekt ve viditelném světle, ale třeba i o zaslepení radaru nebo infračerveného detektoru.

Metamateriály se ovšem vyznačují i dalšími nezvyklými vlastnostmi (záporná permitivita a permeabilita apod.). Mohly byt najít použití jako superčočky, které překonávají omezení současných mikroskopů, kdy je maximální zvětšení omezené vlnovou délkou světla.

Jak to nicméně souvisí s nabíjením přístrojů? Podobně jako světelné paprsky mohou totiž metamateriály stáčet i elektrické pole. Napájení indukcí je dnes používáno pouze na malou vzdálenost (a tam, kde k nabití stačí málo energie, třeba u RFID čipů). Nejde jen o cenu – energie, která se kvůli rozptylu nespotřebuje na napájení, se nikam neztratí a může snadno způsobit požár nebo výbuch. Množství energie potřebné k nabití přístroje na delší vzdálenost by spálilo vše kolem.

Pokud se mezi zdroj a nabíjený přístroj ale vloží metamateriál, nedojde k rozptylu energie a ztrátě účinnosti nabíjení. Metamateriál působí tak, jako kdyby mezi nabíječkou a přístrojem žádný prostor vůbec neexistoval.

Vědci si představují, že metamateriál používaný pro bezdrátové napájení by měl podobu stovky tisíc tenkých vodivých smyček uspořádaných v řadě, které by „napravovaly" rozptyl. Smyčky by byly z mědi na substrátu ze skleněných vláken. Vyráběly by se podobně jako tištěné spoje a do mědi by se vyleptal příslušný vzor (metamateriály jsou mnohdy zcela běžné látky a za jejich vlastnosti je odpovědná jejich speciální prostorová struktura).

Nejedná se o výlučně akademický projekt, související experimenty probíhají i v laboratořích společnosti Micubiši a reálné nasazení nemusí být nijak vzdálené. Vědci z Duke University (Severní Karolína) získali na svůj výzkum prostředky od amerického letectva.

Jak už bylo zmíněno, kromě elektroniky by se takhle mohly napájen i třeba automobily. Možná by ani vůbec nepotřebovaly baterii, ale mohly by čerpat energii i z elektráren vzdálených i kilometry. Svět, kde je elektřina „vysílána", popsal již před několika desetiletími americký spisovatel sci-fi Robert A. Heinlein v románu Waldo (česky vyšlo v roce 2005 jako Waldo & Magie).

Nakonec nejvíce sci-fi by podle webu The Register bylo využití bezdrátového napájení pro osobní elektrická letadla. Jedním z problémů je zde fakt, že baterie poskytující potřebný příkon po dostatečně dlouhou dobu je sama extrémně těžká. Pokud by se však dařilo nabíjet motor dostatečně efektivně na dlouhou vzdálenost, dočkali bychom se třeba i osobních křídel. Taktéž by se mohla výrazně zjednodušit doprava na oběžnou dráhu...

Tým vědců z Duke University vedl Yaroslav Urzhumov a článek o objevu vyšel ve Physical Review.

 

Zdroj: ScienceDaily, The Register

 

Poznámka: Další možná, nezmiňovaná aplikace: přenos energie ze solárních elektráren na oběžné dráze.











Komentáře