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Gli scienziati hanno sviluppato acamera di ricarica wirelessche può alimentare qualsiasi laptop, tablet o telefono cellulare attraverso l'aria senza la necessità di spine o cavi.
Il team dell’Università di Tokyo ha affermato che la nuova tecnica prevede la generazione di campi magnetici su distanze maggiori senza creare campi elettrici che potrebbero essere dannosi per chiunque o gli animali presenti nella stanza.
Il sistema, che è stato testato in una stanza ma è ancora agli inizi, può fornire fino a 50 watt di potenza senza superare le attuali linee guida per l’esposizione umana ai campi magnetici, hanno spiegato gli autori dello studio.
Può essere utilizzato per caricare qualsiasi dispositivo con una bobina interna, simile al sistema utilizzato dagli attuali pad di ricarica wireless, ma senza pad di ricarica.
Oltre a rimuovere i fasci di cavi di ricarica dalle scrivanie, potrebbe consentire di automatizzare completamente più dispositivi senza la necessità di porte, spine o cavi, ha affermato il team.
Il team ha affermato che l’attuale sistema include un polo magnetico al centro della stanza per consentire al campo magnetico di “raggiungere ogni angolo”, ma funziona senza di esso, essendo un compromesso un “punto morto” dove la ricarica wireless non è possibile.
I ricercatori non hanno rivelato quanto costerebbe la tecnologia perché è ancora nelle prime fasi di sviluppo e “ad anni di distanza” dalla sua disponibilità al pubblico.
Tuttavia, quando è possibile riqualificare un edificio esistente o integrarlo in un edificio completamente nuovo, con o senza palo conduttore centrale.
La tecnologia consentirà di caricare qualsiasi dispositivo elettronico – come un telefono, un ventilatore o anche una lampada – senza bisogno di cavi e, come si vede in questa stanza creata dall'Università di Tokyo, dimostra che funziona.Invisibile è il centro polo, che agisce per aumentare l'entità del campo magnetico
Il sistema include un palo al centro della stanza per "riempire gli spazi non coperti dai condensatori a parete", ma gli autori affermano che funzionerebbe comunque senza il palo, come mostrato, ma si tradurrebbe in un punto morto dove la ricarica non potrebbe avvenire. lavoro
Condensatori concentrati, progettati per separare il sistema termico, sono posizionati nella cavità di ciascuna parete della stanza.
Ciò riduce il rischio per gli esseri umani e gli animali nello spazio, poiché i campi elettrici possono riscaldare la carne biologica.
Nella stanza viene installato un elettrodo conduttivo centrale per generare un campo magnetico circolare.
Poiché il campo magnetico è circolare per impostazione predefinita, può riempire eventuali spazi vuoti nella stanza non coperti dai condensatori a parete.
Dispositivi come telefoni cellulari e laptop hanno al loro interno bobine che possono essere caricate utilizzando campi magnetici.
Il sistema è in grado di fornire 50 watt di potenza senza alcun rischio per persone o animali presenti nella stanza.
Altri usi includono versioni più piccole di utensili elettrici in cassette degli attrezzi o versioni più grandi che possono consentire a interi impianti di funzionare senza cavi.
"Ciò aumenta davvero la potenza del mondo informatico onnipresente: puoi mettere il tuo computer ovunque senza preoccuparti di caricarlo o collegarlo", ha affermato il coautore dello studio Alanson Sample dell'Università del Michigan.
Esistono anche applicazioni cliniche, secondo Sample, il quale afferma che gli impianti cardiaci attualmente richiedono che un filo proveniente da una pompa passi attraverso il corpo e entri in una presa.
"Ciò potrebbe eliminare questa condizione", hanno affermato gli autori, aggiungendo che ridurrebbe il rischio di infezione eliminando completamente i cavi, "riducendo il rischio di infezione e migliorando la qualità della vita del paziente".
La ricarica wireless si è rivelata controversa: un recente studio ha scoperto che il tipo di magneti e bobine utilizzati in alcuni prodotti Apple potrebbero spegnere pacemaker e dispositivi simili.
"I nostri studi mirati alle risonanze delle cavità statiche non utilizzano magneti permanenti e quindi non pongono le stesse preoccupazioni per la salute e la sicurezza", ha affermato.
“Utilizziamo invece campi magnetici oscillanti a bassa frequenza per trasmettere l’elettricità in modalità wireless e la forma e la struttura dei risonatori a cavità ci consentono di controllare e dirigere questi campi.
“Siamo incoraggiati dal fatto che la nostra analisi iniziale sulla sicurezza abbia dimostrato che l’energia utile può essere trasferita in modo sicuro ed efficiente. Continueremo a esplorare e sviluppare questa tecnologia per soddisfare o superare tutti gli standard normativi di sicurezza.
Per dimostrare il nuovo sistema, hanno installato un’infrastruttura di ricarica wireless unica in una “camera di prova” in alluminio di 10 piedi per 10 appositamente costruita.
Quindi la usano per alimentare luci, ventilatori e telefoni cellulari, prelevando elettricità da qualsiasi punto della stanza, indipendentemente da dove siano posizionati i mobili o le persone.
I ricercatori affermano che il sistema rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai precedenti tentativi di ricarica wireless, che utilizzavano radiazioni a microonde potenzialmente dannose o richiedevano il posizionamento del dispositivo su un supporto di ricarica dedicato.
Utilizza invece superfici conduttive ed elettrodi sulle pareti della stanza per generare un campo magnetico a cui i dispositivi possono attingere quando hanno bisogno di energia.
I dispositivi utilizzano campi magnetici attraverso bobine, che possono essere integrate in dispositivi elettronici come i telefoni cellulari.
I ricercatori affermano che il sistema può essere facilmente adattato a strutture più grandi, come fabbriche o magazzini, pur rispettando le linee guida esistenti sulla sicurezza dell’esposizione ai campi elettromagnetici stabilite dalla Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti.
"Qualcosa di simile è più semplice da implementare nei nuovi edifici, ma penso che siano possibili anche delle ristrutturazioni", ha detto Takuya Sasatani, ricercatore dell'Università di Tokyo e autore corrispondente dello studio.
“Ad esempio, alcuni edifici commerciali sono già dotati di aste di supporto metalliche e dovrebbe essere possibile spruzzare una superficie conduttiva sulle pareti, il che potrebbe essere simile a come vengono realizzati i soffitti strutturati”.
Gli autori dello studio spiegano che il sistema può fornire fino a 50 watt di potenza senza superare le linee guida FCC per l'esposizione umana ai campi magnetici
Gli autori dello studio spiegano che il sistema può fornire fino a 50 watt di potenza senza superare le linee guida FCC per l'esposizione umana ai campi magnetici
Il campo magnetico descrive come è distribuita la forza magnetica nell'area attorno a un oggetto magnetico.
Comprende l'effetto del magnetismo su cariche mobili, correnti e materiali magnetici.
La Terra produce il proprio campo magnetico, che aiuta a proteggere la superficie dalle radiazioni solari dannose.
La chiave per far funzionare il sistema, afferma Sample, è creare una struttura risonante in grado di fornire un campo magnetico delle dimensioni di una stanza confinando al contempo campi elettrici dannosi che possono riscaldare i tessuti biologici.
La soluzione del team utilizza un dispositivo chiamato condensatore concentrato, che si adatta a un modello di capacità concentrata, in cui il sistema termico è ridotto a grumi discreti.
Le differenze di temperatura all’interno di ciascun blocco sono trascurabili e sono già ampiamente utilizzate nei sistemi di climatizzazione degli edifici.
I condensatori posizionati nelle cavità delle pareti creano un campo magnetico che risuona nella stanza intrappolando il campo elettrico all'interno del condensatore stesso.
Ciò supera i limiti dei precedenti sistemi di alimentazione wireless, che si limitavano a fornire grandi quantità di energia su distanze minuscole di pochi millimetri, o quantità molto piccole su lunghe distanze, che potrebbero essere dannose per gli esseri umani.
Il team ha dovuto anche escogitare un modo per garantire che il campo magnetico raggiungesse ogni angolo della stanza, eliminando eventuali “punti morti” che avrebbero potuto non caricarsi.
I campi magnetici tendono a propagarsi secondo schemi circolari, creando punti morti in stanze quadrate e difficili da allineare con precisione con le bobine del dispositivo.
"Disegnare energia nell'aria con una bobina è un po' come catturare farfalle con una rete", ha detto Sample, aggiungendo che il trucco è "far girare quante più farfalle possibile per la stanza in quante più direzioni possibili".
Avendo più farfalle o, in questo caso, più campi magnetici che interagiscono, non importa dove si trovi la ragnatela o in che direzione sia rivolta, colpirai il bersaglio.
Uno circonda il polo centrale della stanza, mentre l'altro volteggia negli angoli, intrecciandosi tra le pareti adiacenti.
Può essere utilizzato per caricare qualsiasi dispositivo con una bobina interna, simile al sistema utilizzato dagli attuali pad di ricarica wireless, ma senza pad di ricarica
I ricercatori non hanno detto quanto potrebbe costare la tecnologia, dato che è ancora nelle prime fasi di sviluppo, ma “ci vorranno anni” e potrebbe essere adattata agli edifici esistenti o integrata in edifici completamente nuovi quando disponibile.
Secondo Sample, questo approccio elimina i punti morti, consentendo ai dispositivi di attingere energia da qualsiasi punto dello spazio.