哈工大突破隔空充电技术：智能识别+无感充电，无线输能迎来新纪元

哈工大突破隔空充电技术：智能识别+无感充电，无线输能迎来新纪元

哈尔滨工业大学电信学院祁嘉然教授团队在微波无线输能领域取得重要进展，研发出一种非接触式智慧型紧凑无线充电系统。这一系统能够自动识别亏电设备并实现“隔空”充电，无需人为干预。这项技术不仅有望在智能家居、植入式医疗器械、工业机器人等多个领域得到广泛应用，还标志着无线充电技术的一次重大突破。

祁嘉然教授团队开发的无线充电系统具有两大核心优势：一是实现了真正的非接触式充电，二是智能化程度高，能够自动检测并定位需要充电的设备。这一突破主要得益于创新的系统设计和关键组件的优化。

系统的核心组件包括平面波馈源和两比特相位可重构透射式超构表面。其中，平面波馈源负责生成均匀的波前，激励超构表面；而可重构透射式超构表面则由169个结构单元组成，通过控制每个单元的透射相位，实现对电磁波的精准调控。这种设计使得系统能够在亚波长尺度（0.8倍工作波长）内高效运行，整体尺寸与27寸液晶显示器相当，极大地提高了空间利用率。

微波能量传输技术的基本原理是将直流电能转换为微波频率的射频能量，然后通过波束辐射传送至接收端，实现能量的无线传输。这一技术在多个领域展现出广阔的应用前景，包括太空太阳能电站、航天器供能、灾害应急响应、医疗植入设备、风能发电、环境监测、智能家居以及特殊环境作业等。

近年来，微波无线能量传输技术取得了显著进展。江南大学敖金平教授团队在微波无线能量传输系统中取得重大突破，使得微波整流器的转换效率超过90%。此外，电磁超材料和超表面的发展为解决微波无线能量传输中的技术瓶颈带来了新的突破。近场聚焦超表面可以显著提高传输效率，而透明和可重构的超表面有助于提高无线能量传输的性能和实用性。

哈工大研发的无线充电系统具有广泛的应用前景。在智能家居领域，该技术可以实现对各种电子设备的无感充电，提升用户体验。在植入式医疗器械领域，无线能量传输技术可以为植入设备提供持续供电，避免频繁更换电池的手术风险。在工业机器人领域，该技术可以实现机器人的自主充电，提高生产效率。在交通运输领域，无线充电技术可以为电动汽车和无人机等提供便捷的充电解决方案。在在轨航天领域，该技术可以为卫星和空间站提供能量补给。

无线充电技术的商业化进程正在加速。特斯拉最新发布的Robotaxi无人驾驶出租车服务引发了行业热议，其无人驾驶电动出租车Cybercab以没有方向盘、没有踏板、并且没有配备充电接口等前瞻技术引发了行业热议。无线充电技术的核心优势在于智能化、自动化水平高，能很大程度提升用户的充电体验，与自动驾驶、无人化车库等场景高度契合。国内外相关企业对无线充电技术的研发和布局从未停止。万安科技旗下的亿创智联已完成4代多技术平台的开发，所提供电动交通全自动智能无线充电技术解决方案与成套设备凭借领先的技术水平、稳定的系统性能以及可靠的产品质量在汽车行业中先后与 AUDI、一汽红旗、北汽新能源、东风汽车集团等达成合作。

尽管微波能量传输技术展现出巨大的应用潜力，但其安全性仍是人们关注的焦点。微波辐射如果强度过高，可能会对人体造成伤害。然而，通过适当的设计和控制，可以确保微波能量传输系统在安全辐射水平以下运行。例如，使用电磁超材料和超表面可以提高传输效率，减少能量散失和潜在的辐射风险。此外，技术进步和创新也在不断提高系统的安全性和可靠性。

香港城市大学电机工程系全球杰出创科讲座教授、新加坡工程院院士郭永新指出，电磁学在医疗领域的早期诊断、长期监测和精准治疗中发挥至关重要的作用。可植入式无线医疗设备（IMDs）备受关注，它可以辅助患者进行健康监测和治疗，为了延长IMDs的使用寿命和促进其小型化，无线能量传输（WPT）技术以及先进天线技术起到了关键作用。郭老师介绍了智能无线感知与调控技术也在推动智慧医疗监测、诊断和治疗中所起的巨大作用，着重介绍了最新应用于生物医学的射频芯片、无线输能、天线技术和无线感知等关键技术的进展和研究工作。

随着技术的不断进步和应用场景的拓展，无线能量传输技术正从实验室走向市场，从概念变成现实。哈工大祁嘉然教授团队的最新研究成果，无疑为这一进程注入了新的动力。未来，我们有理由期待，无线充电技术将为我们的生活带来更多便利和创新。