Pesquisadores acabaram de transmitir energia sem fio a mais de 30 metros no ar

Pesquisadores acabaram de transmitir energia sem fio a mais de 30 metros no ar

4 de setembro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert

Poderíamos um dia carregar nossos telefones e tablets sem fio pelo ar, graças a uma tecnologia recém-desenvolvida.

Pesquisadores usaram luz laser infravermelha para transmitir 400mW de potência de luz em distâncias de até 30 metros. Isso é suficiente para carregar pequenos sensores, embora com o tempo possa ser desenvolvido para carregar dispositivos maiores, como smartphones também.

Tudo isso é feito de uma forma perfeitamente segura – o laser volta a um modo de baixo consumo quando não está em uso.

O termo técnico para isso é carregamento a laser distribuído, e o tipo específico desenvolvido aqui consegue ser mais seguro e capaz de ir além dos experimentos anteriores com tipos semelhantes de tecnologias de transmissão de energia sem fio.

“Enquanto a maioria das outras abordagens exige que o dispositivo receptor esteja em uma base de carregamento especial ou estacionário, o carregamento a laser distribuído permite o auto-alinhamento sem processos de rastreamento, desde que o transmissor e o receptor estejam na linha de visão um do outro”, disse o engenheiro eletricista Jinyong Ha, da Universidade Sejong, na Coreia do Sul.

A configuração experimental. (Créditos: Jinyong Ha, Universidade Sejong)

Normalmente, os componentes de reflexão de luz que compõem uma cavidade de laser estariam juntos no mesmo dispositivo. Aqui eles são separados em um transmissor e um receptor, o que significa que a cavidade do laser se forma no espaço entre eles, desde que o transmissor e o receptor estejam à vista um do outro.

Na montagem experimental, um transmissor amplificador especialmente tratado com um metal branco prateado chamado érbio foi instalado a 30 metros de distância do receptor, que foi equipado com uma célula fotovoltaica para converter o sinal de luz em energia elétrica.

Com apenas 10 milímetros por 10 milímetros, este receptor é pequeno o suficiente para caber em dispositivos compactos, como sensores. Dispositivos domésticos inteligentes menores, como sensores de movimento ou temperatura, podem ser carregados sem fio dessa maneira, por exemplo.

Um dia você pode entrar em um aeroporto e carregar seu telefone enquanto o usa – sem necessidade de cabos, tomadas ou plugues. Antes que isso aconteça, porém, a equipe terá que aumentar o nível de energia que o sistema é capaz de transferir.

Parte desse processo poderia envolver a atualização da célula fotovoltaica no receptor, para que fosse capaz de converter mais luz do laser em eletricidade. Outra melhoria potencial poderia ser fazer a configuração funcionar com vários receptores ao mesmo tempo.

Com um comprimento de onda central de 1550 nanômetros, o laser está na parte mais segura do espectro infravermelho e não pode danificar a pele ou os olhos humanos. Os cientistas fizeram vários refinamentos adicionais para melhorar a eficiência do sistema, para garantir que o máximo de energia fosse transferido.

“Na unidade receptora, incorporamos um retrorrefletor de lente esférica para facilitar o alinhamento transmissor-receptor de 360 ​​graus, o que maximizou a eficiência da transferência de energia”, disse Ha.

“Observamos experimentalmente que o desempenho geral do sistema dependia do índice de refração da lente esférica, com um índice de refração de 2,003 sendo o mais eficaz.”

Ainda é cedo para a tecnologia, mas não é apenas com eletrônicos pessoais que a transferência de energia sem fio pode ser benéfica – também pode fazer uma enorme diferença em ambientes industriais onde o cabeamento é difícil de montar ou manter.

“Usar o sistema de carregamento a laser para substituir os cabos de alimentação nas fábricas pode economizar nos custos de manutenção e substituição”, disse Ha.

“Isso pode ser particularmente útil em ambientes adversos, onde as conexões elétricas podem causar interferência ou representar risco de incêndio”.

A pesquisa foi publicada na Optics Express.