美科学家实验一种无线电能传输装置

最近，麻省理工学院的研究人员通过实验，成功地在距离两米开外的两个线圈之间实现了无线能量传输，并将一只60瓦的灯泡点亮。这一方法比普通的非共振磁感应效率要高上100万倍之多，从而向实现真正意义上的无线传能迈出了坚实的一步。相关研究报告在线发表于6月7日的《科学》。

在此之前，广为人知的无线能量传输方式是电磁辐射。但是电磁辐射只适合传送信息，并不适合传送能量。因为辐射无方向性可言，能量将会浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射，比如激光，但其可操作性不强且极具危险性。

科学家早就知道，两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量，并几乎不与系统外的其它共振体产生作用。在所有的耦合共振子系统中都存在着一个所谓的“强耦合”区。在一个既定系统中的强耦合区，能量能以高效率进行传输。歌唱家演唱能将装着不同水量瓶子中的一个震碎却不影响其它瓶子就是这个道理。

这些原理广为人知并可应用于所有种类的共振子。麻省理工研究小组此次关注的就是其中特殊的一种——磁耦合共振子。他们设计了一个包含了两个磁共振子的系统，这两个共振子的耦合区大部分都位于它们的磁场内。这样，即使两者之间的距离几倍于共振体的尺寸，它们也能识别这个系统内的强耦合区。具体说来，整个装置包括两个铜线圈，每个都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量源相连。它并不向外发射电磁波，而是在它的周围形成了一个非辐射磁场。这个非辐射磁场负责协调与另一个线圈（即接收装置）进行能量传输，而这个接收装置经过特殊设计能与这个磁场共振。整个过程的共振特性确保了发射装置和接收装置之间的强交互作用及与系统外的弱交互作用。

乍一看上去，这一方法毫无奇特之处，就如变压器里应用的电磁感应现象一样普通。差异在于距离的不同。同样是发射线圈里电流的运行使得接收线圈里感应产生电流，不同的是新方法里两个线圈之间的距离要远很多，在这次的实验里，距离达到了两米开外。研究小组成员之一，Aristeidis Karalis说：“这就是耦合共振的奇特之处。它比应用普通的非共振磁感应效率要高上100万倍之多。”

对于研究前景，研究小组领导人Marin Soljacic充满了信心。由于手机、iPods以及家用机器人等被日益广泛使用，如果这一成果能得到普遍应用，那么在不久的将来，我们就可以不用疲于奔命地应付它们的充电问题，从而跟电线和电池说再见了。

图片说明：左边的发射线圈和右边的接收线圈距离两米开外，二者之间实现了无线传能并将右边装置上的60瓦的灯泡点亮。图中为研究小组成员。

（Aristeidis Karalis）