不用電池的智能“永動機”？

王煜

越來越多的智能設備給人們的生活帶來便利，甚至有融入人類身體的趨勢。但充電和更換電池一直是讓人明顯感覺不便之處。如果說有一款可以完全不用電池的智能電器，是不是覺得有點不可思議？不過，這已經(jīng)成為現(xiàn)實。

真的可以“不用電池”？

這項技術(shù)由美國團隊開發(fā)，目前運用于一款叫做iFind的智能防丟器。通過藍牙與手機通訊的智能防丟器并不是一個新概念，國內(nèi)外都有已上市或已發(fā)布的同類產(chǎn)品。通過手機APP，找東西、防盜、讓眾人一起來找東西或者搖晃防丟器反向找手機，這些功能為人熟知。不過，“不用電池”這是首創(chuàng)。它究竟是怎么做到的？

當然，世界上并沒有真正的永動機。該產(chǎn)品研發(fā)機構(gòu)的聯(lián)合創(chuàng)始人汪張揚向記者透露，這是采用了電磁能量收集（Electro-magnetic Energy Harvesting）技術(shù)。

“我們四周的空氣中充滿著無數(shù)的電磁波，比如手機信號、電視信號、廣播信號等，以及防丟器與手機通訊時的藍牙電磁波能量，這些都可以被收集起來作為驅(qū)動機器的電流。”同時，電磁能量收集時需要進行頻率匹配，iFind主要是收集與手機通訊時的藍牙電磁波能量；如果其他的電磁波頻率與藍牙相近，它的能量也可以被捕獲下來。

當iFind 接收到手機藍牙指令時，這條電磁信號本身就能為iFind供電，這個電量不僅完全可以支撐本次通訊，也能被存儲下來供以后使用。日常不用時，iFind也會自動收集環(huán)境中的電磁能量。這樣一來，用戶就可以完全忘了電池這回事兒。而以前，他們在使用同類產(chǎn)品時，過幾個月就得自行換一次電池，或者要把防丟器寄給廠家并支付額外費用讓后者代為更換，相當麻煩。

汪張揚是美國伊利諾伊大學香檳分校電氣與計算機工程系在讀博士。在他的研究領(lǐng)域里的一個共識是：電磁能量收集對解決電子設備能源問題意義重大。尤其在人們對各種智能設備依賴度很高的當下，電量續(xù)航一直是直接影響使用體驗的關(guān)鍵問題。干電池、鋰電池、燃料電池……電池技術(shù)的發(fā)展似乎已經(jīng)跟不上人們對續(xù)航時間和便攜性的同步要求。

通俗地來說，用一個大容量的“蓄電池”來收集電磁能量是很容易實現(xiàn)的，但一般情況下，容量越大，它的電量也會流失得很快，就會帶來電池壽命以及更換的問題。因而以投入生產(chǎn)的角度考慮，需要提高能量收集率、降低流失率，同時兼顧體積小巧。

以前，RFID技術(shù)的IC卡等也可以做到無源通訊。IC卡通訊的耗能小，通訊距離只有幾厘米。達到藍牙級別的通訊距離和耗能水平的無源通訊設備，汪張揚認為iFind是全球首款。這是技術(shù)團隊通過對藍牙天線、能量收集電路和存儲設備等方面的一系列基礎(chǔ)優(yōu)化和自主創(chuàng)新做到的。他說，相關(guān)技術(shù)已在美國、歐盟和中國申請多項專利。

由于去掉了電池以及供電電路，這款防丟器可以做得非常小巧輕薄。汪張揚向記者提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是32 x 27 x 2.4mm，這樣的面積比1元硬幣略大一些，而厚度與一枚硬幣相當，看上去像一塊吉他撥片。相比之下，美國的另一款早期上市的智能防丟器，三圍達到35x35x5mm。而這些部件的去除也直接降低了產(chǎn)品的成本，讓他們可以把價格控制到比美國大多數(shù)同類產(chǎn)品便宜最少三分之一。

技術(shù)的深挖和拓展

“我們是一個技術(shù)驅(qū)動型的團隊。”汪張揚對自己和伙伴們?nèi)绱硕x。他介紹說，iFind是團隊對自身核心技術(shù)的第一款產(chǎn)品化嘗試。在這之后，除了對產(chǎn)品本身的開發(fā)和完善，他們也在考慮把這項技術(shù)通過電路內(nèi)植，用于更廣闊的市場。

汪張揚向記者列舉了他眼中“不用電池的藍牙通訊”可能進入的幾個應用場景：一是小孩和老人的防走丟器，這種情況下防丟器就不能繼續(xù)做成像個撥片一樣掛在人身上了，“不然像個狗牌，看上去太生硬了”。另外一個應用方式是寵物的防丟，可以和檢測寵物身體健康狀況結(jié)合在一起，還能通過APP實現(xiàn)“寵物社交”的功能。再比如，女性的項鏈、耳環(huán)等裝飾品，數(shù)量一多，想找到具體的某一件很難，防丟器是需要的，但是肯定不能再掛個牌子到這些東西上，不然很影響美觀，沒法再佩戴，這時候最理想的是將電路直接植入飾品中。

在汪張揚看來，他們研發(fā)技術(shù)的應用目的在于延長智能設備的待機時間。團隊正在攻關(guān)的另一項技術(shù)是GPS信號的能量收集。“用GPS信號來定位的應用是相當廣泛的，但連接GPS又很耗電。如果做到GPS信號本身還可以給移動設備充電，這簡直太棒了。”這同樣必須做到像iFind一樣“不用電池”且輕便可攜帶，“不能讓我們的用戶一邊用著GPS一邊還要揣著專門為此準備的移動電源吧。”同時，在前面提到的用于找小孩、老人以及寵物的電路內(nèi)植場景中，人和動物的運動距離通常會大于藍牙的信號范圍，這也需要用到GPS。

近期，iFind開始在KickStarter眾籌，上線后取得了不錯的關(guān)注度，3天內(nèi)籌資超過4萬美元，這讓汪張揚倍感振奮。根據(jù)該網(wǎng)站頁面上公布的信息，產(chǎn)品將在8月底9月初在美國上市。汪張揚在赴美求學和創(chuàng)業(yè)之前，畢業(yè)于中國科技大學；他的整個團隊中也有很多具有中國背景的人才，這讓他們也很希望把技術(shù)和產(chǎn)品帶回中國。“無論是進行技術(shù)授權(quán)還是自己開拓市場，我們都很愿意回國嘗試。”endprint