اختراع ياباني يمكنه شحن الأجهزة الذكية بواسطة الهواء ودون الحاجة إلى مصدر كهرباء تقليدي

تعتبر مسألة سرعة نفاذ البطاريات المشغلة للهواتف المحمولة, من أكبر الأمور التى يعاني منها أصحاب الهواتف الذكية, الأمر الذي أصبح يشكل صعوبة بالغة لدى البعض بسبب توقف الهاتف بشكل مفاجئ عن العمل. وذلك بالرغم من شحنه لأكثر من مرة يومياً, وخصوصاً الهواتف التي تعمل بنظام أندرويد كونها تحتوي على عدد من التطبيقات التي تستهلك البطارية بشكل كبير.

الحل الياباني

وبما أن البطارية هي الجزء الأساسي في عمل الهاتف، ولها عمر افتراضي تنتهي مدتها بعده, فقد توصل علماء إلى اختراع جديد وتكنولوجيا غير مسبوقة من شأنها القضاء على مشكلة نفاد البطاريات التي يعاني منها على الدوام مستخدمو الهواتف النقالة عبر العالم.

وبحسب التقرير الذي نشرته جريدة “ديلي ميل” البريطانية، تمكن علماء في اليابان من تسجيل اختراع يمكن بفضله شحن الهاتف النقال أو الحاسوب المحمول بواسطة الهواء ودون الحاجة إلى مصدر كهرباء تقليدي.

حيث طور العلماء غرفة شحن لاسلكية يمكنها توصيل الطاقة عبر الهواء إلى أي كمبيوتر محمول أو جهاز لوحي أو هاتف، دون الحاجة إلى مقابس أو كابلات.

وبحسب التقرير فإن هذه التكنولوجيا الجديدة تتضمن توليد مجالات مغناطيسية على مسافات أطول، دون إنتاج مجالات كهربائية من شأنها أن تكون ضارة لأي شخص أو حيوان داخل الغرفة، وفقا لفريق من جامعة طوكيو.

وأوضح معدو الدراسة أن النظام يمكنه توفير ما يصل إلى 50 واطاً من الطاقة دون تجاوز الإرشادات الحالية لتعرض الإنسان للمجالات المغناطيسية.

ويمكن استخدام هذا النظام لشحن أي جهاز بملف سلكي مثبت بالداخل، على غرار النظام المستخدم مع منصات الشحن اللاسلكية المستخدمة حاليا، ولكن من دون اللوحة.

وبالإضافة إلى إزالة حزم كابلات الشحن من المكاتب، يقول الفريق إنه يمكن أن يسمح لمزيد من الأجهزة بأن تكون مؤتمتة بالكامل دون الحاجة إلى منافذ أو مقابس أو كابلات.

وقال الفريق إن النظام الحالي يشتمل على عمود في وسط الغرفة للسماح للمجالات المغناطيسية بالوصول إلى كل زاوية.

وتشمل الاستخدامات الأخرى إصدارا أصغر لتشغيل الأدوات داخل صندوق، أو إصدار أكبر يمكن أن يسمح لمصنع بأكمله بالعمل من دون كابلات.

قال المعد المشارك للدراسة “آلانسون سامبل”، من جامعة ميشيغان: “هذا يزيد حقا من قوة عالم الحوسبة في كل مكان.

وأضاف, يمكنك الآن وضع جهاز كمبيوتر في أي شيء دون الحاجة إلى القلق بشأن الشحن أو التوصيل”.

وبحسب “سامبل” فإن هذه التكنولوجيا يمكن أن تستخدم أيضا على نطاق واسع في المجال الطبي، حيث إن غرسات القلب تتطلب حاليا سلكا من المضخة لتمر عبر الجسم وفي التجويف.

وقال أيضاً: “هذا يمكن أن يقضي على ذاك”، مضيفا أنه سيعمل على تقليل مخاطر الإصابة من خلال إزالة السلك تماما، و”تقليل مخاطر العدوى وتحسين نوعية حياة المرضى”.

وقال الباحثون أيضاً إن النظام يعد تحسينا كبيرا مقارنة بالمحاولات السابقة للشحن اللاسلكي، والتي استخدمت إشعاع الميكروويف الضار أو الأجهزة المطلوبة ليتم وضعها على منصات شحن مخصصة.

وأيضاً, يمكن استخدامه لشحن أي جهاز بملف سلكي مثبت بالداخل، على غرار النظام المستخدم مع منصات الشحن اللاسلكية المستخدمة حاليا – ولكن من دون اللوحة.

وبالإضافة إلى إزالة حزم كابلات الشحن من المكاتب، يقول الفريق إنه يمكن أن يسمح لمزيد من الأجهزة بأن تكون مؤتمتة بالكامل دون الحاجة إلى منافذ أو مقابس أو كابلات.

ولم يذكر الباحثون التكلفة التي قد تتطلبها التكنولوجيا، لأنها قيد التطوير. وعند توفرها، يمكن تعديلها لمبنى قائم أو دمجها في مبنى جديد تماما، مع أو دون عمود موصل مركزي.

وتشمل الاستخدامات الأخرى إصدارا أصغر لتشغيل الأدوات داخل صندوق، أو إصدار أكبر يمكن أن يسمح لمصنع بأكمله بالعمل من دون كابلات.

فهناك أيضا تطبيقات إكلينيكية، وفقا “لسامبل”، الذي قال إن غرسات القلب تتطلب حاليا سلكا من المضخة لتمر عبر الجسم وفي التجويف.

ولإثبات النظام الجديد، قاموا بتركيب البنية التحتية الفريدة للشحن اللاسلكي في “غرفة اختبار” مصنوعة خصيصا من الألومنيوم بمساحة 10 في 10 أقدام. ثم استخدموه لتشغيل المصابيح والمراوح والهواتف المحمولة التي تجتذب التيار من أي مكان في الغرفة، بغض النظر عن مكان وضع الأثاث أو الأشخاص.

وقال الباحثون إن النظام يعد تحسيناً كبيرًا مقارنة بالمحاولات السابقة للشحن اللاسلكي، والتي استخدمت إشعاع الميكروويف الضار أو الأجهزة المطلوبة ليتم وضعها على منصات شحن مخصصة.

وبدلاً من ذلك، يستخدم سطحا موصلا على جدران الغرفة وقطبا موصلا لتوليد مجالات مغناطيسية، يمكن للأجهزة الاستفادة منها عندما تحتاج إلى الطاقة.

ويقول الباحثون إنه يمكن بسهولة توسيع نطاق النظام ليشمل هياكل أكبر مثل المصانع أو المستودعات مع استمرار تلبية إرشادات السلامة الحالية للتعرض للمجالات الكهرومغناطيسية، التي وضعتها لجنة الاتصالات الفدرالية الأمريكية (FCC).

وقال “تاكويا ساساتاني”، الباحث في جامعة طوكيو والمعد المقابل في الدراسة: “شيء من هذا القبيل سيكون أسهل في التنفيذ في البناء الجديد، لكنني أعتقد أن التعديلات التحديثية ستكون ممكنة أيضا.

وبعض المباني التجارية، على سبيل المثال، لديها بالفعل أعمدة دعم معدنية، وينبغي أن يكون متاحا رش سطح موصل على الجدران”.

وقال سامبل إن المفتاح لجعل النظام يعمل، هو بناء بنية رنانة يمكن أن توفر مجالا مغناطيسيا بحجم الغرفة مع حصر الحقول الكهربائية الضارة، والتي يمكنها تسخين الأنسجة البيولوجية.

واستخدم حل الفريق أجهزة تسمى المكثفات المجمعة، والتي تعمل على نموذج السعة المجمعة – حيث يتم تقليل الأنظمة الحرارية إلى كتل منفصلة.

ولا يكاد الفرق في درجة الحرارة داخل كل كتلة يذكر، ويستخدم بالفعل على نطاق واسع في أنظمة التحكم في المناخ للمباني.

وعند وضعها في تجاويف الجدار، تولد المكثفات مجالا مغناطيسيا يتردد صداه عبر الغرفة، بينما تحبس الحقول الكهربائية داخل المكثفات نفسها.

ويتغلب هذا على قيود أنظمة الطاقة اللاسلكية السابقة، والتي تقتصر إما على توفير كميات كبيرة من الطاقة على مسافة صغيرة تصل إلى بضعة ملليمترات، أو كميات صغيرة جدا من الطاقة عبر مسافات طويلة والتي تضر بالبشر.

وكان على الفريق أيضا تصميم طريقة للتأكد من وصول المجالات المغناطيسية إلى كل ركن من أركان الغرفة، والقضاء على أي “نقاط ميتة” حيث قد لا يعمل الشحن.

وتميل المجالات المغناطيسية إلى الانتقال في أنماط دائرية، ما يؤدي إلى إنشاء نقاط ميتة في غرفة مربعة، ما يجعل من الصعب مواءمتها بدقة مع الملفات السلكية في الجهاز.

وقال سامبل: “إن سحب القوة على الهواء باستخدام ملف، يشبه إلى حد كبير اصطياد الفراشات بشبكة”، مضيفا أن الحيلة هي أن يكون لديك أكبر عدد ممكن من الفراشات تدور حول الغرفة في أكثر الاتجاهات.

ومن خلال وجود فراشات متعددة، أو في هذه الحالة تتفاعل عدة مجالات مغناطيسية، لا يهم مكان الشبكة، أو الطريقة التي يتم توجيهها بها – ستصل إلى الهدف.

ولتحقيق ذلك، يقوم النظام بتوليد مجالين مغناطيسيين ثلاثيي الأبعاد منفصلين.

ويتحرك أحدهما في دائرة حول القطب المركزي للغرفة، بينما يدور الآخر في الزوايا، ويتنقل بين الجدران المجاورة. ويزيل هذا النهج النقاط الميتة، ما يمكّن الأجهزة من استخلاص الطاقة من أي مكان في الفضاء، وفقا “لسامبل”.

وأظهرت الاختبارات باستخدام الدمى التشريحية أن النظام يمكنه توصيل ما لا يقل عن 50 واطا من الطاقة إلى أي مكان في الغرفة دون تجاوز إرشادات لجنة الاتصالات الفدرالية (FCC) للتعرض للطاقة الكهرومغناطيسية. ولاحظ الباحثون أن تنفيذ النظام في البيئات التجارية أو السكنية من المرجح أن يستغرق سنوات.