nyheter

Forskare har utvecklat entrådlös laddningskammaresom kan driva vilken bärbar dator, surfplatta eller mobiltelefon som helst genom luften utan att behöva använda kontakter eller kablar.
Teamet vid University of Tokyo sa att den nya tekniken innebär att magnetiska fält genereras över längre avstånd utan att skapa elektriska fält som kan vara skadliga för någon eller djur i rummet.
Systemet, som har testats i ett rum men fortfarande är i sin linda, kan leverera upp till 50 watt effekt utan att överskrida gällande riktlinjer för mänsklig exponering för magnetiska fält, förklarade studieförfattarna.
Den kan användas för att ladda vilken enhet som helst med en spole inuti, liknande systemet som används av nuvarande trådlösa laddningsplattor - men utan laddningsplatta.
Förutom att ta bort buntar med laddningskablar från skrivbord, kan det göra att fler enheter kan automatiseras helt utan behov av portar, pluggar eller kablar, sa teamet.
Teamet sa att det nuvarande systemet inkluderar en magnetisk pol i mitten av rummet för att tillåta magnetfältet att "nå varje hörn", men fungerar utan det, en kompromiss är en "död plats" där trådlös laddning inte är möjlig.
Forskarna avslöjade inte hur mycket tekniken skulle kosta eftersom den fortfarande är i de tidiga utvecklingsstadierna och "år ifrån" att vara tillgänglig för allmänheten.
Däremot när det är möjligt att eftermontera en befintlig byggnad eller integreras i en helt ny byggnad, med eller utan central ledande stolpe.
Tekniken gör det möjligt för alla elektroniska enheter – som en telefon, fläkt eller till och med en lampa – att laddas utan kablar, och som man kan se i det här rummet skapat av University of Tokyo bevisar det att det fungerar. Unseen är den centrala pol, som verkar för att öka omfattningen av magnetfältet
Systemet inkluderar en stolpe i mitten av rummet för att "fylla i luckor som inte täcks av väggkondensatorer", men författarna säger att det fortfarande skulle fungera utan stolpen, som visas, men skulle resultera i en död punkt där laddning inte skulle arbete
Klumpade kondensatorer, utformade för att separera det termiska systemet, placeras i vägghålan på varje vägg runt rummet.
Detta minskar risken för människor och djur i rymden, eftersom elektriska fält kan värma biologiskt kött.
En central ledande elektrod är installerad i rummet för att generera ett cirkulärt magnetfält.
Eftersom magnetfältet är cirkulärt som standard kan det fylla alla luckor i rummet som inte täcks av väggkondensatorer.
Enheter som mobiltelefoner och bärbara datorer har spolar inuti som kan laddas med hjälp av magnetfält.
Systemet kan ge 50 watt effekt utan risk för människor eller djur i rummet.
Andra användningsområden inkluderar mindre versioner av elverktyg i verktygslådor, eller större versioner som kan tillåta hela anläggningar att fungera utan kablar.
"Detta förstärker verkligen kraften i den allestädes närvarande datorvärlden - du kan placera din dator var som helst utan att behöva oroa dig för att ladda eller koppla in", säger studiens medförfattare Alanson Sample från University of Michigan.
Det finns också kliniska tillämpningar, enligt Sample, som sa att hjärtimplantat för närvarande kräver en tråd från en pump för att passera genom kroppen och in i ett uttag.
"Detta kan eliminera detta tillstånd," sa författarna och tillade att det skulle minska risken för infektion genom att helt eliminera ledningar, "minska risken för infektion och förbättra patientens livskvalitet."
Trådlös laddning har visat sig vara kontroversiell, med en nyligen genomförd studie som visar att den typ av magneter och spolar som används i vissa Apple-produkter kan stänga av pacemakers och liknande enheter.
"Våra studier som inriktar sig på statiska kavitetsresonanser använder inte permanentmagneter och utgör därför inte samma hälso- och säkerhetsproblem", sa han.
"Istället använder vi lågfrekventa oscillerande magnetfält för att överföra elektricitet trådlöst, och formen och strukturen på kavitetsresonatorerna tillåter oss att styra och styra dessa fält.
"Vi är uppmuntrade över att vår första säkerhetsanalys visade att användbar kraft kan överföras säkert och effektivt. Vi kommer att fortsätta att utforska och utveckla denna teknik för att möta eller överträffa alla lagstadgade säkerhetsstandarder.
För att demonstrera det nya systemet installerade de en unik trådlös laddningsinfrastruktur i en specialbyggd "testkammare" av aluminium på 10 fot x 10 fot.
De använder den sedan för att driva lampor, fläktar och mobiltelefoner och dra elektricitet från var som helst i rummet, oavsett var möbler eller människor är placerade.
Forskarna säger att systemet är en betydande förbättring jämfört med tidigare försök till trådlös laddning, som använde potentiellt skadlig mikrovågsstrålning eller krävde att enheten placerades på en dedikerad laddningsplatta.
Istället använder den ledande ytor och elektroder på rummets väggar för att generera ett magnetfält som enheter kan utnyttja när de behöver ström.
Enheter använder magnetfält genom spolar, som kan integreras i elektroniska enheter som mobiltelefoner.
Forskarna säger att systemet enkelt kan skalas till större strukturer, såsom fabriker eller lager, samtidigt som det fortfarande uppfyller befintliga säkerhetsriktlinjer för exponering för elektromagnetiska fält som fastställts av US Federal Communications Commission (FCC).
"Något sådant här är enklast att implementera i nya byggnader, men jag tror att eftermontering också är möjliga", säger Takuya Sasatani, forskare vid University of Tokyo och studiens motsvarande författare.
"Till exempel har vissa kommersiella byggnader redan metallstödstänger och det borde vara möjligt att spraya en ledande yta på väggarna, vilket kan likna hur texturerade tak är gjorda."
Studieförfattarna förklarar att systemet kan leverera upp till 50 watt effekt utan att överskrida FCC:s riktlinjer för mänsklig exponering för magnetfält
Studieförfattarna förklarar att systemet kan leverera upp till 50 watt effekt utan att överskrida FCC:s riktlinjer för mänsklig exponering för magnetfält
Magnetfältet beskriver hur den magnetiska kraften är fördelad i området runt ett magnetiskt föremål.
Det inkluderar effekten av magnetism på mobilladdningar, strömmar och magnetiska material.
Jorden producerar sitt eget magnetfält, som hjälper till att skydda ytan från skadlig solstrålning.
Nyckeln till att få systemet att fungera, säger Sample, är att skapa en resonansstruktur som kan leverera ett magnetfält i rumsstorlek samtidigt som det begränsar skadliga elektriska fält som kan värma biologisk vävnad.
Teamets lösning använder en enhet som kallas en lumped capacitor, som passar en klumpad kapacitansmodell – där det termiska systemet reduceras till diskreta klumpar.
Temperaturskillnaderna inom varje block är försumbara och används redan i stor utsträckning i byggnads klimatkontrollsystem.
Kondensatorer placerade i vägghål skapar ett magnetfält som resonerar i rummet samtidigt som det fångar det elektriska fältet inuti själva kondensatorn.
Detta övervinner begränsningarna hos tidigare trådlösa kraftsystem, som var begränsade till att leverera stora mängder ström över små avstånd på några millimeter, eller mycket små mängder över långa avstånd, vilket kan vara skadligt för människor.
Teamet var också tvungen att ta fram ett sätt att säkerställa att deras magnetfält nådde varje hörn av rummet, vilket eliminerade alla "döda punkter" som kanske inte laddas.
Magnetiska fält tenderar att fortplanta sig i cirkulära mönster, skapa döda fläckar i kvadratiska rum och svåra att exakt rikta in sig med spolarna i enheten.
"Att dra energi i luften med en spole är ungefär som att fånga fjärilar med ett nät," sa Sample och tillade att tricket är "att få så många fjärilar som möjligt att snurra runt i rummet i så många riktningar som möjligt."
Genom att ha flera fjärilar, eller i det här fallet, flera magnetiska fält som interagerar, oavsett var nätet är eller åt vilket håll det pekar - kommer du att träffa målet.
Den ena cirklar den centrala polen i rummet, medan den andra virvlar runt i hörnen och väver mellan intilliggande väggar.
Den kan användas för att ladda vilken enhet som helst med en spole inuti, liknande systemet som används av nuvarande trådlösa laddningsplattor – men utan laddningsplatta
Forskarna sa inte hur mycket tekniken skulle kunna kosta, eftersom den fortfarande är i ett tidigt skede av utvecklingen, men den "kommer att ta år" och kan byggas om i befintliga byggnader eller integreras i helt nya byggnader när den är tillgänglig i mitten.
Enligt Sample eliminerar detta tillvägagångssätt döda punkter, vilket gör att enheter kan hämta ström från var som helst i rymden.