对于我们现代化，技术先进的社会而言，技术已成为解决各种挑战的解决方案，能源不仅对增长至关重要，更重要的是生存。太阳是一种丰富而实际上无限的能量来源，因此世界各地的研究人员正在竞相创造新方法，以“从太阳中”收获清洁能源或将能量转移到其他来源。
本周，在AIP出版社的应用物理快报杂志上，来自加拿大滑铁卢大学的研究人员报告了一种基于“全吸收概念”的电磁能量收集的新颖设计。这涉及使用超材料，这些超材料可以定制以产生既不反射也不传输任何功率的介质 - 能够在特定频率和极化范围内完全吸收入射波。
“全球不断增长的电能需求是推动我们研究的主要因素，”Thamer Almoneef博士说。学生。“今天我们80%以上的能源来自燃烧化石燃料，这对我们的环境有害并且不可持续。在我们的团队中，我们正试图通过提高电磁能量收集的效率来帮助解决能源危机系统“。
自从收集和收集电磁能量开始以来，已经使用了经典的偶极贴片天线。“现在，我们的技术引入了'metasurfaces'，它比传统天线更好的能量收集器，”电气和计算机工程教授Omar M. Ramahi解释道。
通过蚀刻具有周期形状的优雅图案的材料表面来形成超颖表面。可以调整这些图案的特定尺寸以及它们彼此的接近度以提供“接近统一”的能量吸收。然后，该能量通过将超线表面连接到地平面的导电路径引导到负载。
研究人员工作的关键意义在于它首次证明了可以收集掉落在表面上的所有电磁能量。
“常规天线可以将电磁能传递给负载 - 但能量吸收效率要低得多，”Ramahi说。“我们还可以将吸收的能量输送到负载中，而不是像以前的工作那样将能量消耗在材料中。”
可以想象，这项工作有广泛的应用。其中最重要的是太空太阳能，这是一种新兴的关键技术，可以显着帮助解决能源短缺问题。它将太阳光转换成微波 - 使用传统的光伏太阳能电池板 - 然后将微波的能量发射到地球上指定位置的微波收集器农场。日本在这个领域走出了世界其他地区，计划到2030年开始从太空收获太阳能。
“我们的研究能够比传统天线显着提高能量吸收，”Ramahi说。“这导致能量收集表面占地面积显着减少。房地产是吸收能源的宝贵商品 - 无论是风能，水能，太阳能还是电磁能。”
其他关键应用包括“无线电力传输 - 直接适用于远程设备，如RFID设备和标签，甚至远程设备，”Ramahi指出。
该技术还可以扩展到红外和可见光谱。“我们已经将我们的工作扩展到红外频率范围，我们希望很快就能报告那些在更高频率范围内的近一致吸收，”Ramahi补充说。
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