无中生“电”

文| 马 迪

让空气中充满电力，让能源触手可及，“隔空取电”已经近在眼前，人类终将迎来一个无线的世界。

随着科技与社会的进步，人们的生活中出现了越来越多的电子设备，也诞生了随时随地大量的电力需求。在需求的推动下，能够满足随时充电的无线充电顺势而生。是的，摆脱固定的电源、扔掉缠绕的线缆、无需在暗处摸索着插拔……手机无线充电对绝大多数用户来说都是极大的体验提升。那么，三体小说中“空气中到处都是电”的场景有可能成真吗？

特斯拉的无线输电之梦。

无线输电，就是在不借助金属导线以及其它物理连接的条件下，以空气为介质实现电能传输。实际上，早在100多年前，人们就设想能够像现在我们连接Wi-Fi信号一样来搜索电源信号，实现隔空取电。

1890年，交流电之父、物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉提出了一个大胆的构想：把地球作为导体，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力，甚至在全世界范围内进行能量广播和免费获取。作为无线输电系统的原型，他投入巨资在纽约长岛建造了一座高57米的“沃登克里弗塔”，但由于经费高昂、投资人失去耐心，这个项目未能取得进展就被终止，塔也被拆除了。

无线输电的过程其实并不复杂，简单地说，就是电流在流过线圈的时候，会产生磁场；而靠近磁场的线圈，就会产生感应电流，从而实现了电流的无线传递。可以说，任何使用电力的地方都有采用无线传输的潜在可能。

这项技术取得实质性进展是在21世纪以后。2007年6月，美国麻省理工学院研究团队利用铜制线圈作为电磁共振器，分别附在电力传送方和接受方，传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，就实现了电力的无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，成功点亮了两米外的60瓦灯泡，引发了极大关注。

2010年以后，无线输电技术进入实质性应用阶段。值得一提的是，推动无线输电技术发展最强劲的动力正是来自智能手机、穿戴设备、iPad、笔记本电脑等便携通信产品领域。尽管现在的无线充电大多必须紧贴充电板，称不上真正的“隔空取电”，却也让我们的电力生活进入了新篇章。

未来可能是一个无线的世界。

可以预见，数字社会下，无线输电还将在更多方面影响我们的生活。

比如，在智能家居方面，无线输电有可能代替家中遍布如蛛网一样的电线。东京大学和密歇根大学的研究人员曾发明了一个无线充电室，房间外配备一个输出频率为1.34MHz的射频电源，通过房间墙壁上的导电表面和导电极来产生共振磁场，为空间内的多个设备进行无线充电。最终，在这个长宽各3米、高2米的房间里，手机、台灯、风扇等产品在任意位置都能隔空取电，总传输功率高达50瓦。

无线输电对于电动汽车产业更是具有革命性意义。能不能在所有高速公路、城市主干道的路面上安装电能发射装置，让车辆在行进中完成充电呢？2021年底，全球第四大汽车制造商Stellantis集团在意大利就建造了这样一条公路：全长1.05公里，全部路面下埋入感应线圈，初步实现了电动车的隔空供能。如果这项技术推广普及，电动车的“里程焦虑”将不复存在。

为侵入式的电动医疗器械提供无线的电力，医疗也是无线输电可以大展身手的重要领域。对那些使用心脏起搏器、神经刺激器、胰岛素泵、肌肉传感器、远程医疗监控等设备的患者来说，无线输电无疑将减少不必要的痛苦，带来极大的便利。

如今，常见的无线充电设备效率为70%左右，远低于有线充电的效率，但好消息是，无线输电的转化率正在快速提升。一些实验室研究结果甚至可以媲美有线充电，比如以色列Powermat公司称其非接触式充电系统的电力传输效率可达93%，日本伊东健治教授通过集成的方式将微波无线供电技术的转换率也提升到了93%。

让空气中充满电力，让能源触手可及，一直以来人类在这方面的努力从停止过。相比许多遥不可及的幻想，“隔空取电”已经近在眼前。