Для того, чтобы зарядить телефон или планшет, человеку, чаще всего, необходимо иметь провод и источник питания, то есть розетку. Это неудобно, так как во-первых, такой способ зарядки накладывает ограничения на подвижность пользователя, а во-вторых, розетки или провода может не оказаться под рукой. Использование альтернативных устройств, например внешних аккумуляторов, также сопряжено с неудобствами, поэтому инженеры активно работают над новым способом зарядки — технологией беспроводной передачи энергии.
Сегодня на рынке большую популярность приобрели зарядные устройства Qi-стандарта, работающие по принципу электромагнитной индукции. В таких устройствах используются две проволочные катушки: одна подключается к источнику энергии и формирует электромагнитное поле, а вторая устанавливается в смартфоне и преобразует электромагнитное поле в электричество. Индукционные зарядные станции не могут передавать энергию на большое расстояние; максимальная дальность в них не превышает одного диаметра передающей катушки.
Инженеры из Disney Research разработали новый метод, который позволит передавать большое количество энергии на любое расстояние в пределах отдельно взятой комнаты. Предложенная учеными технология называется квазистатическим резонансом в полости (quasistatic cavity resonance, QSCR). Ее работа основывается на безопасной для человека передаче энергии в замкнутом пространстве с помощью однородного магнитного поля.
Разработчики построили комнату размером 4,9 на 4,9 на 2,3 метра, в пол, потолок и стены которой вставлены алюминиевые панели. В ее центре установлен медный столб диаметром 7,2 сантиметра с разрывом в 2,5 сантиметра посередине. Верхняя и нижняя части столба в месте разрыва соединены друг с другом 15 конденсаторами общей емкостью 7,3 пикофарада. При подаче напряжения на столб вокруг него образовывались стоячие электромагнитные волны с частотой 1,32 мегагерца.
Во время эксперимента с помощью специального генератора исследователи подавали на алюминиевые пластины в комнате резонансный ток с частотой 1,32 мегагерца. Подача напряжения на алюминиевые панели в стенах, потолке и полу также приводила к образованию стоячих электромагнитных волн, которые, взаимодействуя с волнами от медного столба, образовывали в пределах комнаты однородное электромагнитное поле. Это поле уже могли преобразовывать в электричество обычные приемные катушки.
В ходе испытаний переданная мощность составила 15 ватт. Этого хватило для одновременной работы десяти устройств, включая лампы, мобильный телефон и вентилятор. Компьютерная симуляция показала, что внутри комнаты можно передавать до 1,9 киловатта энергии без вреда для человека: этого хватит для одновременной подзарядки 320 мобильных устройств. При этом технология QSCR масштабируема: она позволяет создавать помещения любых размеров с несколькими столбами — это может быть гостиная, офис, гараж или большой склад.
В будущем специалисты из Disney надеются заменить металлические стены, потолок и пол специальными модульными панелями или использовать токопроводящую краску, что позволит модернизировать уже существующие постройки. Для расширения площади резонансной камеры потребуется лишь увеличить количество медных столбов. Тем не менее, о том, как скоро технология QSTR появится на рынке, ученые ничего не сообщают.
