Imagine não mais se preocupar em carregar seu celular? Projeto se mostra viável.

Um painel de tela plana que se assemelha a uma TV na parede da sala poderia um dia carregar remotamente qualquer dispositivo dentro de sua linha de visão, de acordo com uma nova pesquisa.

Em um artigo publicado em 23 de outubro de 2016, no repositório arXiv, os engenheiros da Universidade de Washington, da Duke University e do Invention Science Fund (ISF) da Intellectual Ventures mostram que a tecnologia já existe para construir esse sistema. Apenas uma questão de tempo para projetá-lo.

"Existe uma enorme demanda por alternativas às atuais placas de carregamento e cabos pesados, que restringem a mobilidade de um smartphone ou um tablet. Nossa abordagem proposta aproveita a tecnologia amplamente utilizada do LCD para entregar de energia sem fio, sem problemas, para todos os tipos de dispositivos inteligentes, "Disse o co-autor Matt Reynolds, UW professor adjunto de engenharia elétrica e de ciência da computação e engenharia.

"A capacidade de direcionar com segurança feixes focados de energia em microondas para carregar dispositivos específicos, evitando a exposição não desejada a pessoas, animais de estimação e outros objetos, é algo que pode virar o jogo para a energia sem fio. E nós estamos olhando alternativas aos cristais líquidos que poderiam permitir transferência de energia em níveis de potência muito maiores em distâncias maiores ", disse Reynolds.

Alguns sistemas de carregar sem fio já existem para ajudar os alto-falantes, telefones celulares e tablets. No entanto, essas tecnologias dependem de plataformas que exigem seus próprios fios e os dispositivos devem ser colocados nas imediações da estação de carregamento.

Isso ocorre porque os carregadores existentes usam o campo magnético magnético ressonante para transmitir energia. O campo magnético produzido pela corrente pode ser usado para induzir uma corrente similar em uma bobina vizinha. Campos magnéticos também têm o bônus de ser considerado seguro para a exposição humana, tornando-os uma escolha conveniente para transferência de energia sem fio.

A aproximação magnética do campo não é uma opção para a transferência sobre distâncias maiores. Isso ocorre porque o acoplamento entre fonte e receptor - e, portanto, a eficiência de transferência de potência - cai rapidamente com a distância. O sistema de transferência de energia sem fio proposto no novo papel opera em freqüências de microondas muito mais altas, onde a distância de transferência de energia pode se estender muito além dos limites de uma sala.

Para manter níveis razoáveis de eficiência de transferência de energia, a chave do sistema é operar na região de Fresnel - uma região de um campo eletromagnético que pode ser focalizada, permitindo que a densidade de potência atinja níveis suficientes para carregar muitos dispositivos com alta eficiência.

"Enquanto você estiver dentro de uma certa distância, você pode construir antenas que concentrem a energia eletromagnética, assim como uma lente pode concentrar um feixe de luz", disse o autor principal David Smith, professor e presidente do Departamento de Elétrica E Engenharia de Computação no Duke. "Nosso sistema proposto seria capaz de carregar automaticamente e continuamente qualquer dispositivo em qualquer lugar dentro de uma sala, tornando as baterias uma coisa do passado".

O problema até agora foi que as antenas em um sistema de transferência de energia sem fio precisariam ser capazes de se concentrar em qualquer dispositivo dentro de uma sala. Isto poderia ser feito, por exemplo, com um prato de antena móvel, mas que ocuparia muito espaço, e ninguém quer uma antena parabólica grande e em movimento na sua sala.

Outra solução é uma matriz em fase - uma antena com um monte de pequenas antenas agrupadas, cada uma das quais pode ser ajustada independentemente. Essa tecnologia também existe, mas custaria muito e consumiria muita energia para uso doméstico.

A solução proposta no novo artigo, em vez disso, se baseia em metamateriais - um material sintético composto de muitas células individuais manipuladas que, juntas, produzem propriedades não encontradas na natureza."Imagine que você tem uma frente de onda eletromagnética movendo-se através de uma superfície plana feita de milhares de pequenas células elétricas", disse Smith. "Se você pode afinar cada célula para manipular a onda de uma maneira específica, você pode ditar exatamente as característica do campo quando ele sai do outro lado."

Smith e seu laboratório usaram este mesmo princípio para criar o primeiro dispositivo de camuflagem do mundo que dobra ondas eletromagnéticas em torno de um objeto mantido dentro. Vários anos atrás, Nathan Kundtz, ex-aluno de pós-graduação e pós-doutorado do grupo de Smith, liderou uma equipe ISF que desenvolveu a tecnologia de metamateriais para comunicações por satélite. A equipe fundou Kymeta, que constrói antenas poderosas e planas que poderiam em breve substituir as gigantescas antenas parabólicas giratórias freqüentemente vistas em cima de barcos grandes. Três outras empresas, Evolv, Echodyne e Pivotal também foram fundadas usando diferentes versões dos metamateriais para imagens, radar e comunicações sem fio, respectivamente.

No artigo, a equipe de pesquisa trabalha através de cálculos para ilustrar o que seria um sistema de energia sem fio baseado em metamateriais. De acordo com os resultados, um dispositivo metamaterial plano não maior do que uma típica TV de tela plana poderia focar feixes de energia de microondas até um ponto do tamanho de um telefone celular a uma distância de até dez metros. Ele também deve ser capaz de alimentar mais de um dispositivo ao mesmo tempo.

Há, naturalmente, desafios para a engenharia de tal sistema de transferência de energia sem fio. Uma fonte de energia eletromagnética poderosa, de baixo custo e altamente eficiente precisaria ser desenvolvida. O sistema teria que desligar automaticamente se uma pessoa ou um animal de estimação fossem entrar no feixe eletromagnético focalizado. E o software e os controles do metamaterial teriam que ser otimizados para focar poderosos feixes, enquanto suprime qualquer feixes indesejado.

Mas a tecnologia está lá, dizem os pesquisadores: "Todas essas questões são possíveis de superar - não são barreiras", disse Smith. "Eu acho que construir um sistema como este, que poderia ser incorporado no teto e carregar tudo sem fio em uma sala, é um esquema muito viável."

Fonte: https://arxiv.org/abs/1610.06799

https://techxplore.com/news/2016-10-room-wireless-station.html

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