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日媒:激光充電技術離我們越來越近

2023-07-13 13:51  來源:參考消息網  瀏覽:  

據日本《日經產業新聞》7月10日報道,東京工業大學等機構正在大力研發依靠激光實現的“光無線充電”技術。用激光照射物體,就可以將光能轉化為電能。這樣一來,不僅可以省去手機、家電配置充電線的麻煩,還可讓電動汽車(EV)不必停下來就能充電。這種遠離充電線的生活或許能在2050年實現。

激光充電的原理十分簡單:利用電能發射激光,受到激光照射的物體再通過發電板將光能轉化為電能。東京工業大學副教授宮本智之表示,激光充電如果能解決效率和安全問題,就能盡早投入實際使用。

宮本的團隊已經可以利用激光輸送10瓦左右的電流。他們還能以此操縱無線電控制系統,在地面用激光使無人機處于滯空狀態。此外,他們的技術可以不受水的阻礙,因此也能給水下無人機充電。

目前較為普遍的無線充電技術大多采用電磁感應原理,利用線圈通電后產生的磁場輸送電能。手機無線充電就是實際案例。雖然這種方式的充電效率高達90%左右,但手機與充電器的距離必須保持在幾厘米以內。

在距離較遠的情況下,比較被看好的是微波無線充電。這種技術需要用到特定波長的電磁波。但是,在遠距離充電時,輸電效率會隨著距離增加而顯著下降,很難進行大功率輸電。此外,電磁波也會導致接收方的機器產生噪聲,容易造成故障。

而激光在進行遠距離輸電時,其能量轉換率可維持在50%左右。激光作為可實現遠距離大功率無線充電的技術手段被廣泛看好。

不過,這種充電方式并非完美無缺,安全問題就很棘手。由于激光功率很高,一旦照到人體就十分危險,必須確保在無人環境下使用,或是對相關場所的人員出入嚴加管理。

宮本表示,可以首先在無人倉庫傳感器和自動搬運車(AGV)上試用激光充電技術。無人倉庫傳感器被設置在倉庫各個角落,有的也能在倉庫內自由移動,可以從倉庫頂部發射激光持續為其充電。預計這項技術將在2030年前后投入實用。

研究人員還試圖在有人的情況下給家電和手機充電。他們通過攝像頭等部件確定人的位置,一旦有人靠近就停止發射激光,從而確保安全。擁有此種技術,就能用激光對電動汽車持續進行大功率充電,使其保持行駛。

在海外,該領域的初創公司相繼成立。

美國PowerLight Technologies公司與瑞典愛立信公司合作開展了5G基站激光無線供電的實證實驗。以色列Wi-Charge公司正在開發針對物聯網設備的無線充電技術。

宮本介紹說,相比之下,日本幾乎沒有取得實際進展,但對該領域感興趣的企業越來越多。宮本等人正在通過相關研討會努力推動信息共享。

此前,激光除了被用于光纖等信息通信領域,還被用于制作CD、DVD等存儲器。人們還利用激光聚焦生熱的特點加工金屬,其對于工業而言不可或缺。

激光在人臉識別和自動駕駛領域也逐漸嶄露頭角。手機的人臉識別功能利用紅外線激光照射面部獲取立體特征,以此判斷使用者是否為機主本人。

汽車則可以在自動駕駛模式下用激光照射周邊環境,從而判定障礙物的形狀和位置。

激光的適用場景還將繼續增加。有人利用其能量高的特點,嘗試將其用于核聚變發電。將高功率激光聚焦于一點,通過在高密度條件下壓縮和加熱促進發生核聚變反應。各國初創企業都在積極從事相關研發活動。

在農業領域,可以利用激光監測植物生長情況和土壤狀況,也可用其除草除蟲,從而減少農藥使用量,實現無人植物工廠。

未來激光還將在多個領域大顯神通。

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