المطلع
عاجل

post-image

علماء يطورون اختراعاً جديداً يوفّر الكهرباء عبر الهواء


12:48 علوم وتكنولوجيا
2021-09-01
25321

قام علماء بتطوير غرفة شحن لاسلكية يمكنها توصيل الطاقة عبر الهواء إلى أي كمبيوتر محمول أو جهاز لوحي أو هاتف دون الحاجة إلى مقابس أو كابلات.
وتتضمن التكنولوجيا الجديدة توليد مجالات مغناطيسية على مسافات أطول دون إنتاج مجالات كهربائية من شأنها أن تكون ضارة لأي شخص أو حيوان داخل الغرفة، وفقا لفريق من جامعة طوكيو.
وأوضح معدو الدراسة أن النظام يمكنه توفير ما يصل إلى 50 واطا من الطاقة دون تجاوز الإرشادات الحالية لتعرض الإنسان للمجالات المغناطيسية.
ويمكن استخدامه لشحن أي جهاز بملف سلكي مثبت بالداخل، على غرار النظام المستخدم مع منصات الشحن اللاسلكية المستخدمة حاليا – ولكن من دون اللوحة.
وبالإضافة إلى إزالة حزم كابلات الشحن من المكاتب، يقول الفريق إنه يمكن أن يسمح لمزيد من الأجهزة بأن تكون مؤتمتة بالكامل دون الحاجة إلى منافذ أو مقابس أو كابلات.
وقال الفريق إن النظام الحالي يشتمل على عمود في وسط الغرفة للسماح للمجالات المغناطيسية بالوصول إلى كل زاوية، لكنها ستعمل من دونها، والحل الوسط هو “النقاط الميتة” حيث لا يمكن الشحن اللاسلكي.
ولم يذكر الباحثون التكلفة التي قد تتطلبها التكنولوجيا، لأنها قيد التطوير. وعند توفرها، يمكن تعديلها لمبنى قائم أو دمجها في مبنى جديد تماما، مع أو دون عمود موصل مركزي.
وتشمل الاستخدامات الأخرى إصدارا أصغر لتشغيل الأدوات داخل صندوق، أو إصدار أكبر يمكن أن يسمح لمصنع بأكمله بالعمل من دون كابلات.
وقال المعد المشارك للدراسة آلانسون سامبل، من جامعة ميشيغان: “هذا يزيد حقا من قوة عالم الحوسبة في كل مكان – يمكنك وضع جهاز كمبيوتر في أي شيء دون الحاجة إلى القلق بشأن الشحن أو التوصيل”.
وهناك أيضا تطبيقات إكلينيكية، وفقا لسامبل، الذي قال إن غرسات القلب تتطلب حاليا سلكا من المضخة لتمر عبر الجسم وفي التجويف.
وقال: “هذا يمكن أن يقضي على ذاك”، مضيفا أنه سيعمل على تقليل مخاطر الإصابة من خلال إزالة السلك تماما، و”تقليل مخاطر العدوى وتحسين نوعية حياة المرضى”.
ولإثبات النظام الجديد، قاموا بتركيب البنية التحتية الفريدة للشحن اللاسلكي في “غرفة اختبار” مصنوعة خصيصا من الألومنيوم بمساحة 10 في 10 أقدام.
ثم استخدموه لتشغيل المصابيح والمراوح والهواتف المحمولة التي تجتذب التيار من أي مكان في الغرفة، بغض النظر عن مكان وضع الأثاث أو الأشخاص.
وقال الباحثون إن النظام يعد تحسينا كبيرا مقارنة بالمحاولات السابقة للشحن اللاسلكي، والتي استخدمت إشعاع الميكروويف الضار أو الأجهزة المطلوبة ليتم وضعها على منصات شحن مخصصة.
وبدلا من ذلك، يستخدم سطحا موصلا على جدران الغرفة وقطبا موصلا لتوليد مجالات مغناطيسية، يمكن للأجهزة الاستفادة منها عندما تحتاج إلى الطاقة.
وتقوم الأجهزة بتسخير المجال المغناطيسي بملفات الأسلاك، والتي يمكن دمجها في الإلكترونيات مثل الهواتف المحمولة.
ويقول الباحثون إنه يمكن بسهولة توسيع نطاق النظام ليشمل هياكل أكبر مثل المصانع أو المستودعات مع استمرار تلبية إرشادات السلامة الحالية للتعرض للمجالات الكهرومغناطيسية، التي وضعتها لجنة الاتصالات الفدرالية الأمريكية (FCC).
وقال تاكويا ساساتاني، الباحث في جامعة طوكيو والمعد المقابل في الدراسة: “شيء من هذا القبيل سيكون أسهل في التنفيذ في البناء الجديد، لكنني أعتقد أن التعديلات التحديثية ستكون ممكنة أيضا. وبعض المباني التجارية، على سبيل المثال، لديها بالفعل أعمدة دعم معدنية، وينبغي أن يكون متاحا رش سطح موصل على الجدران”.
وقال سامبل إن المفتاح لجعل النظام يعمل، هو بناء بنية رنانة يمكن أن توفر مجالا مغناطيسيا بحجم الغرفة مع حصر الحقول الكهربائية الضارة، والتي يمكنها تسخين الأنسجة البيولوجية.
واستخدم حل الفريق أجهزة تسمى المكثفات المجمعة، والتي تعمل على نموذج السعة المجمعة – حيث يتم تقليل الأنظمة الحرارية إلى كتل منفصلة.
ولا يكاد الفرق في درجة الحرارة داخل كل كتلة يذكر، ويستخدم بالفعل على نطاق واسع في أنظمة التحكم في المناخ للمباني.
وعند وضعها في تجاويف الجدار، تولد المكثفات مجالا مغناطيسيا يتردد صداه عبر الغرفة، بينما تحبس الحقول الكهربائية داخل المكثفات نفسها.
ويتغلب هذا على قيود أنظمة الطاقة اللاسلكية السابقة، والتي تقتصر إما على توفير كميات كبيرة من الطاقة على مسافة صغيرة تصل إلى بضعة ملليمترات، أو كميات صغيرة جدا من الطاقة عبر مسافات طويلة والتي تضر بالبشر.
وكان على الفريق أيضا تصميم طريقة للتأكد من وصول المجالات المغناطيسية إلى كل ركن من أركان الغرفة، والقضاء على أي “نقاط ميتة” حيث قد لا يعمل الشحن.
وتميل المجالات المغناطيسية إلى الانتقال في أنماط دائرية، ما يؤدي إلى إنشاء نقاط ميتة في غرفة مربعة، ما يجعل من الصعب مواءمتها بدقة مع الملفات السلكية في الجهاز.
وقال سامبل: “إن سحب القوة على الهواء باستخدام ملف، يشبه إلى حد كبير اصطياد الفراشات بشبكة”، مضيفا أن الحيلة هي أن يكون لديك أكبر عدد ممكن من الفراشات تدور حول الغرفة في أكثر الاتجاهات.
ومن خلال وجود فراشات متعددة، أو في هذه الحالة تتفاعل عدة مجالات مغناطيسية، لا يهم مكان الشبكة، أو الطريقة التي يتم توجيهها بها – ستصل إلى الهدف.
ولتحقيق ذلك، يقوم النظام بتوليد مجالين مغناطيسيين ثلاثيي الأبعاد منفصلين.
ويتحرك أحدهما في دائرة حول القطب المركزي للغرفة، بينما يدور الآخر في الزوايا، ويتنقل بين الجدران المجاورة.
ويزيل هذا النهج النقاط الميتة، ما يمكّن الأجهزة من استخلاص الطاقة من أي مكان في الفضاء، وفقا لسامبل.
وأظهرت الاختبارات باستخدام الدمى التشريحية أن النظام يمكنه توصيل ما لا يقل عن 50 واطا من الطاقة إلى أي مكان في الغرفة دون تجاوز إرشادات لجنة الاتصالات الفدرالية (FCC) للتعرض للطاقة الكهرومغناطيسية.
ولاحظ الباحثون أن تنفيذ النظام في البيئات التجارية أو السكنية من المرجح أن يستغرق سنوات.
ويعملون حاليا على اختبار النظام في مبنى في حرم جامعة ميشيغان لمعرفة ما إذا كان يمكن تعديله ليناسب مبنى حاليا.

كلمات مفتاحية

اخبار ذات صلة

تعليقات

دوایین هەواڵەکان

سەرۆک کۆمار نامەیەکی پیرۆزبایی لە هاوتا تونسییەکەیەوە پێدەگات

سەرۆک کۆمار نامەیەکی پیرۆزبایی لە هاوتا تونسییەکەیەوە پێدەگات

2026-04-18 10:07 43099
بافڵ تاڵەبانی: کردنەوەی گەرووی هورمز هەنگاوێکی گرنگە بۆ سەقامگیری ناوچەکە

بافڵ تاڵەبانی: کردنەوەی گەرووی هورمز هەنگاوێکی گرنگە بۆ سەقامگیری ناوچەکە

2026-04-18 10:02 42555
تره‌مپ: ره‌نگه‌ ماوه‌ی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران درێژ نه‌كه‌مه‌وه‌

تره‌مپ: ره‌نگه‌ ماوه‌ی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران درێژ نه‌كه‌مه‌وه‌

2026-04-18 10:01 44593
قاڵیباف: هەرچی ترەمپ دەیڵێت درۆیە

قاڵیباف: هەرچی ترەمپ دەیڵێت درۆیە

2026-04-18 09:58 43353
سەرچاوەیەک: مالیکی سودانی تێدەپەڕێنێت و لە وەرگرتنی پۆستی سەرۆک وەزیران نزیک دەبێتەوە

سەرچاوەیەک: مالیکی سودانی تێدەپەڕێنێت و لە وەرگرتنی پۆستی سەرۆک وەزیران نزیک دەبێتەوە

2026-04-18 09:57 41378
نهێنیەکانی پشت مردنی دوایین دڕندەکانی سەدام حەبووش تکریتی لە هەولێر

نهێنیەکانی پشت مردنی دوایین دڕندەکانی سەدام حەبووش تکریتی لە هەولێر

2026-04-09 18:12 56658
هەرێم بڕی ٤٣ ملیار دینار داهاتی نانەوتیی ڕادەستی بەغدا کرد

هەرێم بڕی ٤٣ ملیار دینار داهاتی نانەوتیی ڕادەستی بەغدا کرد

2026-04-09 00:31 55140
سودانی بۆ ماكرۆن: بكه‌رانی ئه‌و هێرشه‌ی نزیك هه‌ولێر ده‌ستگیركراون كه‌ ئه‌فسه‌ره‌ فه‌ره‌نسییه‌كه‌ی تیادا كوژرا

سودانی بۆ ماكرۆن: بكه‌رانی ئه‌و هێرشه‌ی نزیك هه‌ولێر ده‌ستگیركراون كه‌ ئه‌فسه‌ره‌ فه‌ره‌نسییه‌كه‌ی تیادا كوژرا

2026-04-09 00:29 54979
عێراق: له‌ رۆژی هه‌ینییه‌وه‌ ده‌ست به‌ گه‌شته‌ ئاسمانییه‌كانی نێوخۆ و ده‌ره‌وه‌ ده‌كرێته‌وه‌

عێراق: له‌ رۆژی هه‌ینییه‌وه‌ ده‌ست به‌ گه‌شته‌ ئاسمانییه‌كانی نێوخۆ و ده‌ره‌وه‌ ده‌كرێته‌وه‌

2026-04-09 00:28 58382
په‌رله‌مانی عێراق ئه‌ندامانی لیژنه‌ی دارایی په‌سه‌ندكرد؛ پێنج ئه‌ندامیان كوردن

په‌رله‌مانی عێراق ئه‌ندامانی لیژنه‌ی دارایی په‌سه‌ندكرد؛ پێنج ئه‌ندامیان كوردن

2026-04-09 00:26 27383
تره‌مپ: لوبنان به‌شێك نییه‌ له‌ رێككه‌وتنی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران

تره‌مپ: لوبنان به‌شێك نییه‌ له‌ رێككه‌وتنی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران

2026-04-09 00:25 54505
حکومەتی عێراق بەتوندی ئیدانه‌ی هێرشەکانی ئه‌مڕۆی ئیسرائیل بۆ سەر لوبنان دەکات

حکومەتی عێراق بەتوندی ئیدانه‌ی هێرشەکانی ئه‌مڕۆی ئیسرائیل بۆ سەر لوبنان دەکات

2026-04-09 00:22 27498
سوپای پاسداران: هێرشه‌كانی سه‌ر لوبنان رانه‌گیرێن، وه‌ڵامی توندمان ده‌بێت

سوپای پاسداران: هێرشه‌كانی سه‌ر لوبنان رانه‌گیرێن، وه‌ڵامی توندمان ده‌بێت

2026-04-09 00:21 56703
پزیشكیان: ئاگربه‌ست له‌ لوبنان مه‌رجێكی سه‌ره‌كی پێشنیاره‌ 10 خاڵییه‌كه‌ی ئێرانه‌

پزیشكیان: ئاگربه‌ست له‌ لوبنان مه‌رجێكی سه‌ره‌كی پێشنیاره‌ 10 خاڵییه‌كه‌ی ئێرانه‌

2026-04-09 00:19 27830
مەسرور بارزانی: هێرشەکەی سەر کونسوڵخانەی کوێت لە بەسرە پێشێلکردنی یاسا نێودەوڵەتییەکانە

مەسرور بارزانی: هێرشەکەی سەر کونسوڵخانەی کوێت لە بەسرە پێشێلکردنی یاسا نێودەوڵەتییەکانە

2026-04-08 02:12 57966
ترەمپ: لەسەر داوای پاکستان هێرشەکانی سەر ئێران بۆ دوو هەفتە رادەگرم

ترەمپ: لەسەر داوای پاکستان هێرشەکانی سەر ئێران بۆ دوو هەفتە رادەگرم

2026-04-08 02:08 26743
عێراقچی: بە ئامانجگرتنی كارگه‌كانی وزە لەلایەن ئیسرائیلەوە پێچەوانەی وادەی ترەمپە

عێراقچی: بە ئامانجگرتنی كارگه‌كانی وزە لەلایەن ئیسرائیلەوە پێچەوانەی وادەی ترەمپە

2026-03-28 00:23 27150
پەروەردە و خوێندنی باڵای هەرێم کاتی دەستپێکردنەوەی دەوامیان ڕاگەیاند

پەروەردە و خوێندنی باڵای هەرێم کاتی دەستپێکردنەوەی دەوامیان ڕاگەیاند

2026-03-28 00:03 70490