Comment les métamatériaux stimuleront la transmission d'énergie sans fil

Les câbles électriques sont le fléau de l'existence moderne. Si vous possédez un ordinateur de bureau, un téléphone et peut-être un lecteur multimédia, vous disposez probablement d'au moins une prise de courant qui ressemble à une jonction spaghetti.

C'est pourquoi il y a un intérêt croissant pour la transmission d'énergie sans fil. Les puces RFID sont devenues omniprésentes dans le monde occidental grâce à la capacité de leur fournir de petites quantités d'énergie sans fil.

Mais il y a eu de nombreuses tentatives beaucoup plus ambitieuses pour concevoir des moyens plus puissants de transmettre l'énergie. Les Japonais s'intéressent depuis longtemps à la transmission d'électricité au sol à partir de panneaux solaires dans l'espace. Avec des ressources naturelles limitées, ils voient cela comme un moyen de sécuriser leur approvisionnement énergétique.

L'une des limitations des avions est la quantité de carburant qu'ils peuvent transporter, il y a donc eu diverses tentatives pour leur envoyer de l'énergie à l'aide de micro-ondes et de lasers. Certains chercheurs ont même envisagé la possibilité de lancer et d'alimenter un vaisseau spatial à la pointe d'un puissant faisceau laser.

Plus près de chez nous, l'idée de recharger sans fil les appareils portables tels que les smartphones, les ordinateurs portables et les lecteurs multimédias a un attrait évident. Et ces dernières années, divers appareils de recharge sans fil ont fait leur apparition sur le marché. Les chercheurs ont même démontré la possibilité de transmettre de la puissance à travers une pièce à ces machines.

Il y a de nombreux problèmes avec toutes ces idées. Les faisceaux micro-ondes et laser peuvent transporter une puissance importante, mais ils ont également tendance à faire frire tout ce qui se trouve sur leur chemin.

Les chargeurs inductifs sont plus sûrs car ils reposent sur un effet de résonance entre deux bobines rapprochées. Mais ils ne sont pas particulièrement efficaces dans le meilleur des cas et leur efficacité diminue à mesure que la distance entre les bobines augmente. En termes mathématiques, si la distance entre les bobines est d, le rendement de transmission de puissance est inversement proportionnel à d^6. Méchant!

Aujourd'hui, Yaroslav Urzhumov et David Smith de l'Université Duke en Caroline du Nord disent qu'il existe un moyen d'améliorer considérablement cela en utilisant des métamatériaux, l'étrange substance artificielle que les chercheurs peuvent utiliser pour plier les ondes électromagnétiques à leur guise.

L'une des premières découvertes sur les métamatériaux il y a une dizaine d'années était qu'ils pouvaient être utilisés pour créer une lentille parfaite, c'est-à-dire une lentille capable de focaliser un faisceau électromagnétique avec une résolution inférieure à la longueur d'onde. Une autre façon de dire cela est que la lentille fonctionne lorsqu'elle est plus proche d'une seule longueur d'onde de la source.

La nouvelle idée est relativement simple. Urzhumov et Smith suggèrent simplement de placer une superlentille entre les deux bobines dans un chargeur inductif. Et c'est tout.

Le travail qu'ils publient aujourd'hui est un compte rendu théorique détaillé des améliorations qu'un tel système produirait. Ils disent qu'une telle lentille prendrait la forme d'une plaque mince et plate de métamatériau et qu'elle augmenterait l'efficacité d'être inversement proportionnelle à d^6 à inversement proportionnelle à d^3.

Concrètement, cela se traduit par une forte augmentation de l'efficacité. L'efficacité du transfert de puissance avec la dalle peut être d'un ordre de grandeur supérieur à l'efficacité en espace libre, disent-ils.

C'est un gros problème dans une discipline où les ingénieurs ont du mal à augmenter l'efficacité de quelques pour cent.

Alors, quand peut-on s'attendre à voir un tel appareil ? Urzhumov et Smith ne le disent pas, mais il est possible de faire une supposition éclairée.

Smith est l'une des meilleures bananes dans le monde des métamatériaux - il a construit et démontré la première cape d'invisibilité en 2006. En fait, il a dévoilé l'appareil quelques mois seulement après que l'idée d'utiliser des métamatériaux pour fabriquer des capes d'invisibilité ait été évoquée pour la première fois. De toute évidence, il y travaillait depuis un certain temps avant la publication de l'article théorique.

Il est logique de garder secrète une nouvelle idée intéressante jusqu'à ce que vous ayez trouvé comment la construire (et protégé l'IP).

Donc, à en juger par sa forme passée, je suppose que Smith a maintenant une version fonctionnelle de son dispositif de transmission d'énergie sans fil et qu'il le démontrera publiquement dans les mois à venir.

Réf : arxiv.org/abs/1102.2281 : Couplage amélioré par les métamatériaux entre les dipôles magnétiques pour un transfert d'énergie sans fil efficace

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