تمكن الباحثون أخيرًا بعد جهود حثيثة من نقل الطاقة لاسلكيًا عبر مسافة تُقارب 30 مترًا.
استخدم الباحثون أشعة الليزر تحت الحمراء لنقل 400 ميلي واط لاسلكيًا عبر مسافة تُقارب 30 مترًا. يكفي هذا الكم من الطاقة لشحن الحساسات الصغيرة، ومع الوقت يُمكن زيادة كمية الطاقة لتصبح كافية لشحن الأجهزة الكبيرة مثل الهواتف الذكية.
تتم عملية الشحن هذه بأمان، إذ تنخفض طاقة الليزر من تلقاء نفسها عند عدم الاستخدام.
تُسمى هذه التقنية “الشحن بالليزر الموزع”، وتجدر الإشارة إلى أن النوع المستخدم في هذه التجربة آمن ويشحن الأجهزة فترات أطول. إن تجربة استخدام الليزر أفضل من سابقاتها التي كانت تعتمد تقنيات شحن لاسلكية أخرى.
يقول مهندس الكهرباء جين يونغ ها من جامعة سيجونغ في كوريا الجنوبية: «نجد أغلب وسائل شحن الأجهزة تحتاج إلى إبقاء الجهاز ثابتًا في موضعه أو وضعه داخل حاملة خاصة، وتتميز تقنية الشحن بالليزر الموزع بعدم الحاجة إلى وصل الجهاز بشيء ما، فكل ما يجب فعله هو إبقاء الشاحن والأداة ضمن مجال معين وسيعمل شاحن الليزر كما يجب».
عدة التجربة. (جين يونغ ها، جامعة سيجونغ).
عادةً، تُشكل المكونات الناقلة لأشعة الليزر تجويفًا داخل أداة الشحن الواحدة، لكن تعتمد تقنية الشحن بالليزر الموزع على وضع ناقل ومستقبل مقابل بعضهما، ما يعني أن تجويف الليزر سيكون في المسافة الفاصلة بين هذين المكونين.
عند الإعداد للتجربة، وُضع مضخم للإشارة الناقلة مصنوع من معدن خاص لونه أبيض فضي يُسمى الإربيوم على بعد 30 مترًا من المُستقبِل، الذي يحوي بداخله على خلية كهروضوئية لتحويل الإشارة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
يكون طول المُستقبِل وعرضه 10 ميليمتر، ما يكفي ليُركّب داخل الأدوات المضغوطة مثل الحساسات. وتُفيد التقنية الجديدة في شحن الأدوات المنزلية الذكية لاسلكيًا مثل: حساسات الحركة أو الحرارة.
يومًا ما، سوف يستطيع الفرد الذهاب إلى المطار وشحن جهازه لاسلكيًا هناك، دون الحاجة لوضع الوصلات في المآخذ.
قبل الوصول إلى تلك المرحلة، يجب على الباحثين التفكير في طرائق لتوسيع نطاق الطاقة التي يُمكن نقلها بنظام شحن مبني على هذه التقنية.
إحدى هذه الطرائق المقترحة هي تطوير الخلية الكهروضوئية داخل المستقبِل؛ لتُصبح قادرة على تحويل كم أكبر من ضوء الليزر إلى طاقة كهربائية. الطريقة الثانية هي تحسين آلية الشحن بعدة مستقبلات في آن واحد.
تصل طول موجة أشعة الليزر إلى 1550 نانمومترًا، وهو طول الموجة الآمن ضمن مجال الأشعة تحت الحمراء لجلد الإنسان وعينيه. أجرى العلماء عدة تحسينات لنظام الشحن لكي ينقل أكبر كم من الطاقة.
يقول ها: «أضفنا إلى وحدة المستقبِل عدسات كروية عاكسة لتُتيح إمكانية نقل الطاقة في كافة الاتجاهات التي تُوضع فيها مع الناقل، ما زاد من فعالية نقل الطاقة».
لا يزال الوقت مبكرًا على اعتماد مثل هذه التقنيات، ولكن الجدير بالذكر أن طريقة شحن الطاقة أو نقلها لاسلكيًا ليست مفيدة للأجهزة الإلكترونية الشخصية فحسب، بل ستُساعد كثيرًا في البيئات الصناعية التي يصعب فيها تمديد الأكبال أو إصلاحها لإتمام الأعمال اليومية.
يقول ها: «ستوفر تقنية الشحن بالليزر بدلًا من الأكبال التقليدية على أصحاب المصانع تكاليف الإصلاح والإبدال باهظة الثمن. ستُفيد هذه التقنية في البيئات القاسية خاصة، إذ قد يؤدي استخدام كابلات نقل الطاقة التقليدية إلى خطر حدوث الحرائق أو عرقلة سير العمل».
نُشر هذا البحث في مجلة Optics Express.
المصدر: ساينس أليرت – ترجمة: ibelieveinsci
