擺脫“線”制，隔空充電時代或?qū)砼R

無人機仿佛讓我們擁有了一對翅膀可以飛往難以企及的地方，用更多的視角觀察這個精彩的世界。你是否想象過這樣的場景，當(dāng)我們正操控著無人機從名山大川掠過，由于續(xù)航時間短、電池不易攜帶、戶外取電難等問題，無人機罷工，我們只能與瑰麗的美景失之交臂？怎樣才能避免發(fā)生這樣的憾事呢？

最近，西安電子科技大學(xué)教授李龍課題組與中國科學(xué)院院士、東南大學(xué)教授崔鐵軍課題組共同研發(fā)了“自適應(yīng)無線傳能技術(shù)”，用類似Wi-Fi的無線傳輸方式，將能量實時、高效地聚焦并傳輸?shù)絼討B(tài)的終端設(shè)備上，有望讓無人機實現(xiàn)邊飛邊充電。它背后隱藏著怎樣的科學(xué)秘密？我們起來探索！

要是無人機能像接收Wi-Fi信號一樣隨時隨地充電該多好！

“秘密武器” 電磁波

你一定對手機無線充電的場景并不陌生，不用插線，把手機輕輕放在充電板上就能即時充電。但是，一旦把手機拿起來幾厘米，充電便立刻停止，這是因為，傳統(tǒng)的無線充電依賴電磁感應(yīng)，手機必須緊貼充電板才能得到傳遞的能量。

無人機在天上飛，無法時刻貼著充電板，科學(xué)家們想到一個大膽的主意一一用“電磁波”傳遞能量。“電磁波”就像隱形的\"能量快遞員”，生活中，手機接收Wi-Fi信號、微波爐加熱食物，實際上都是它們在工作。

普通電磁波在傳播的過程中像陽光般散開，傳到無人機時只剩下微弱的能量。怎樣才能讓這些“快遞員”準(zhǔn)確找到空中飛行的無人機并精準(zhǔn)送達“能量包裹”呢？

科學(xué)家們研究出一塊神奇的\"智能超表面充電板”，它由周期排布的“人工電磁單元”組成，這些單元就像樂高積木，可以自由組合出不同形狀。當(dāng)電磁波經(jīng)過時，它們能像交警指揮交通那樣，讓分散的電磁波排成整齊的隊伍并匯聚成束，朝無人機所在的方向前進，使能量高效聚焦于無人機并實現(xiàn)隔空充電，就像用放大鏡聚焦陽光點燃紙片那樣。經(jīng)過科學(xué)家的實驗，聚焦后，電磁波的能量強度提升了數(shù)倍，能持續(xù)為無人機供電。

跨越障礙，精準(zhǔn)跟蹤定位

“邊飛邊充電”能從科幻變成現(xiàn)實，對無人機的精確定位是關(guān)鍵。

研究人員采用了一系列技術(shù)，包括GPS定位、攝像頭感知等，獲取無人機的精確位置坐標(biāo)后，“智能超表面充電板”能通過目標(biāo)感知和環(huán)境交互，智能化調(diào)整電磁波傳輸參數(shù)，對電磁波能量和輻射方向進行靈活控制，將電磁能量波束實時傳遞到無人機所在的位置，精準(zhǔn)高效地為設(shè)備輸送能量。

在實際應(yīng)用中，無人機不可能一直在空曠無礙的地方飛行，一旦它被障礙物遮擋，隔空充電是否會失敗呢？科學(xué)家們可以設(shè)計出特殊的電磁波束，遇到障礙物時，它能像溪流繞過石頭一樣轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)跟蹤式隔空輸能。

掙脫導(dǎo)線，黑科技引領(lǐng)未來生活

有了“隔空充電”技術(shù)的加持，智能終端設(shè)備在移動過程中也能穩(wěn)定、高效地獲取能量，這將使它們在更廣闊的領(lǐng)域中找到用武之地，給人類生活帶來翻天覆地的變化。

在應(yīng)急救援領(lǐng)域，如遇地震等天災(zāi)，參與救援的無人機能長時間在廢墟上空持續(xù)搜索生命信號，提升救援效率。

在醫(yī)療領(lǐng)域，植入病人體內(nèi)的心臟起搏器沒電時，不再需要更換電池，而是通過非接觸的方式進行充電，間接減少手術(shù)風(fēng)險。

在智能家居領(lǐng)域，掃地機器人在工作中不再“擢挑子”，回充電站充電或?qū)⒊蔀闅v史，它們能夠工作、充電兩不誤。

從100年前特斯拉的無線輸電夢想，到今天隔空充電的實現(xiàn)，科學(xué)家用智慧把“不可能”變成了“可能”。隨著規(guī)模化生產(chǎn)和技術(shù)的升級迭代，這項技術(shù)的應(yīng)用成本也將逐步降低。或許有一天，路燈、廣告牌都可能變成充電樁，你手腕上的智能手表、書包里的電子書，甚至教室里的空調(diào)，都能隨時獲取從空中傳來的能量，就像現(xiàn)在我們隨處都能連接到Wi-Fi一樣便利。

隔空傳電” 有多神奇？

材料準(zhǔn)備：銅絲線圈2個、發(fā)光二極管（LED）、5號電池

我們一起來做個小實驗：

1.將兩個線圈分別繞成直徑10厘米的圓環(huán)；

2.一個線圈連接電池，另一個連接LED（不接電池）；

3.將兩個線圈平行慢慢靠近，觀察LED發(fā)生的變化；

你會發(fā)現(xiàn)，LED竟然會發(fā)光！這就是最基礎(chǔ)的電磁感應(yīng)，雖然傳輸距離短，但能讓我們親眼見證“隔空傳電”的奇妙。