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張青 柳鑫 孫嘉隆 科技日報記者 過國忠
隨著無線通信技術的發展,諸多無線通信模塊已經被開發出來。然而,無線世界最后一根電纜,即能量傳輸的電纜一直仍未“剪斷”。
7月19日,記者從江南大學了解到,該校物聯網工程學院教授敖金平科研團隊針對微波無線能量傳輸系統中微波-直流轉換效率低、工作電流小、工作帶寬窄等難題,通過持續攻關已獲得突破,該研究成果已獲多項發明專利,并發表在國際電子電氣工程師協會刊物《電子器件和微波理論與技術》。
遠距離微波無線輸能技術因其便攜性、安全性以及非接觸性被認為是改變人類未來生活方式的關鍵技術之一,近年來在學術界和產業界都受到了廣泛的關注,并進行了深入的研究。其中最關鍵的技術之一,就是實現高效率的微波-直流轉換,即微波整流。
該團隊負責人、江南大學物聯網工程學院敖金平教授介紹,高性能的微波-直流轉換器是實現遠距離微波無限能量傳輸的關鍵。現有微波整流器受制于硅二極管較高的電阻、較大的電容和較低的耐壓能力,其轉換效率峰值僅為70%左右,且功率容量較低,高效率工作區間較窄。鑒于實際使用場景中微波能量頻率分散,功率范圍跨度大,更進一步降低了微波整流器的綜合效率,嚴重限制了無線微波能量傳輸系統的工作距離。
自2007年起,該團隊針對微波整流器的工作特性,依托國內外相關研究基礎,從底層核心器件出發,實現了超過90%效率的微波整流器。
微波無線能量傳輸技術在靈活性、傳輸距離等方面相比現有技術優勢顯著,其可應用在多個領域。例如,團隊針對建筑內部關鍵部位壓力監測,植入式傳感器電池更換不便的問題,聯合同濟大學相關團隊開發了無線驅動的植入式壓力傳感器,通過遠距離微波無線能量傳輸技術,成功移除了壓力傳感器的電池。
“如此一來,安全點檢時只需發射微波能量,即可實時對建筑內部壓力進行測量,并無線傳輸至手機中,有效提升了建筑安全性,該原型已在相關風車領域進行試用。今后,應用此技術,我國有望實現相關領域從跟跑到領跑的轉變。”敖金平表示。
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關鍵詞: 能量傳輸