Các miếng sạc không dây hiện tại chủ yếu sử dụng cảm ứng tầm ngắn, rất hiệu quả nhưng chỉ có thể sạc ở gần thiết bị đang được sạc. Giờ đây, nghiên cứu mới cho thấy rằng bằng cách khai thác khả năng ức chế bức xạ của ăng-ten vòng, có thể sạc các thiết bị không chỉ ở khoảng cách xa hơn với hiệu suất trên 80% mà còn theo nhiều hướng khác nhau, mở đường cho một kỷ nguyên mới của truyền tải điện không dây phù hợp cho các thiết bị từ thiết bị di động đến thiết bị cấy ghép y sinh.

Việc xem xét tổn thất bức xạ là rất quan trọng để truyền tải điện không dây đường dài hiệu quả. Các kỹ sư tại Đại học Aalto đã phát triển một phương pháp sạc không dây cải tiến ở khoảng cách xa. Bằng cách tăng cường sự tương tác giữa ăng-ten truyền và nhận và khai thác hiện tượng "ức chế bức xạ", chúng giúp chúng ta hiểu sâu hơn về mặt lý thuyết về truyền tải điện không dây ngoài các phương pháp quy nạp truyền thống, một tiến bộ lớn trong lĩnh vực này.

Sạc khoảng cách ngắn, chẳng hạn như sạc qua tấm cảm ứng, sử dụng từ trường gần để truyền năng lượng điện. Hiệu quả mang lại rất cao nhưng khi quãng đường càng dài thì hiệu quả sẽ giảm mạnh. Nghiên cứu mới cho thấy hiệu suất cao này có thể được duy trì trong khoảng cách xa bằng cách triệt tiêu trở kháng bức xạ của ăng-ten vòng gửi và nhận năng lượng điện.

Hai ăng-ten vòng (bán kính: 3,6 cm) có thể truyền tải điện cho nhau cách nhau 18 cm. Nguồn ảnh: NamHa-Van/AaltoUniversity

Trước đây, phòng thí nghiệm đã phát triển hệ thống sạc không dây đa hướng có thể sạc các thiết bị theo mọi hướng. Giờ đây, họ đã mở rộng công việc này bằng một lý thuyết mới về động lực sạc không dây xem xét kỹ hơn khoảng cách và điều kiện ở cự ly gần (không bức xạ) và tầm xa (bức xạ). Đặc biệt, họ đã chỉ ra rằng bằng cách sử dụng tần số tối ưu trong phạm vi hàng trăm megahertz, có thể đạt được hiệu suất truyền dẫn cao trên 80% ở khoảng cách xấp xỉ năm lần kích thước của ăng-ten.

Tác giả đầu tiên Nam Ha-Van, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Aalto, cho biết: "Chúng tôi muốn đạt được sự cân bằng giữa công suất truyền hiệu quả và tổn thất bức xạ, vì tổn thất bức xạ luôn xảy ra ở khoảng cách xa hơn. Hóa ra là khi dòng điện trong ăng-ten vòng có biên độ bằng nhau và ngược pha, chúng tôi có thể bù đắp tổn thất bức xạ, từ đó tăng hiệu suất".

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một phương pháp cho phép phân tích toán học hoặc thử nghiệm bất kỳ hệ thống truyền tải điện không dây nào. Điều này cho phép đánh giá đầy đủ hơn về hiệu suất truyền tải điện ở khoảng cách ngắn và dài mà trước đây chưa thể thực hiện được. Sau đó, họ kiểm tra cách thức hoạt động của quá trình sạc giữa hai ăng-ten vòng (xem hình) cách nhau khá xa so với kích thước của chúng, xác định việc triệt tiêu bức xạ là cơ chế giúp cải thiện hiệu suất truyền dẫn.

Ha-Van cho biết: "Tất cả là về việc tìm ra thiết lập tốt nhất để truyền năng lượng không dây, dù là ở cự ly gần hay xa. Với cách tiếp cận của chúng tôi, giờ đây chúng tôi có thể mở rộng phạm vi truyền vượt ra ngoài các hệ thống sạc không dây truyền thống trong khi vẫn duy trì hiệu quả cao. Truyền năng lượng không dây không chỉ quan trọng đối với điện thoại di động và các thiết bị mà cả các thiết bị cấy ghép y sinh có dung lượng pin hạn chế cũng có thể tính đến các chướng ngại vật như mô người có thể cản trở quá trình sạc. "