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1.2、最新进展
(1)新型材料的使用
超材料(Metamaterial)所指的是人工复合结构或复合材料,特点在于它们具有天然材料所不具备的超常物理性质。在材料的关键物理尺度上的进行结构特别的设计,能够突破某些表观自然规律的约束,如此获得超出自然界天然材料所具有的普通特性的超常材料功能。朱拉隆功大学(ChulalongkornUniversity)的YanZhao和EkachaiLeelarasmee分别采用了doublenegativematerial,μ-negativematerial和indefinitematerial(IM)三种超材料,制成薄片状用于放大特定的电磁波,从而达到增强共振耦合模式下无线输电效率的目的,其结构形式如图12所示。
图12IM薄片在双线圈WPT系统中的放置位置示意图
超材料与原有的材料制备相比,应用差别非常大,一般情况下都是利用自然中原本具有的材料来制造出相应的物品,但是超材料采用了独特的方式,结合逆向思维,在考虑制造出具有某功能的材料时,根据对于电磁波的具体投入使用后的需求。
倏逝波(Evanescentwaves)指的是,在两种不同介质的分界面上因全反射引起得到的一种电磁波,其幅值随与分界面相垂直的深度的增大而呈指数形式衰减,YanZhao和EkachaiLeelarasmee认为倏逝波在共振耦合无线输电中起着至关重要的作用,doublenegativematerial,μ-negativematerial和indefinitematerial(IM)三种超材料正是设计用于放大倏逝波的超材料。
利用这几种超材料的多层结构使得特定波长的电磁波形成近场聚焦,像透镜一样增强接收端的磁场。在经过仿真发现IM对于提升传输效率的效果最为明显,结果如图13所示。
图13IM薄片加入后对磁场分布影响的仿真结果
类似的还有杜克大学(DukeUniversity)的GuyLipworth,JoshuaEnsworth,KushalSeetharam和DaHuang等人采用磁质超材料(Magneticmetamaterial)超级透镜,对近磁场进行集中,增加无线输电距离。实物如图14和图15所示,进行了13~16MHz的仿真并以实验证明了仿真的正确性。
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