超材料与超名义通过对电磁场和电磁波的活泼调控，有时显贵改善无线电能传输系统的传输特质，基于超材料与超名义的无线电能传输技巧徐徐引起了国表里的等闲温情。江苏省煤矿电气与自动化工程实验室（中国矿业大学）、中国朔方车辆筹商所等单元的荣灿灿、严俐慧等学者九游体育app娱乐，领先对超材料的主张、诡计以及构造进行了请教；其次对超材料介入无线电能传输系统的作用机理进行了解析；接着详备推崇了超材料在无线电能传输系统遵循提高、偏移调控以及电磁屏蔽的作用；临了琢磨了该技巧往常发展的瓶颈及要害技巧问题，并进行了瞻望。

无线电能传输（WPT）技巧透顶开脱传统“有线”导线的敛迹，裁减对电板容量的需求，有时显贵提高用户体验，具有强活泼性、易操作性以及高安全性等诸多优点。该项技巧被好意思国《技巧驳倒》杂志评比为往常十大科研地方之一，同期也被中国科学技巧协会列入十大引颈往常的科学技巧之一。

阐明能量传输所波及的场区域，无线电能传输技巧约莫可分为近场无线电能传输和远场无线电能传输。其中近场无线电能传输一般包含感应耦合式、磁耦合谐振式、电场耦合式等。近场无线电能传输技巧利用电磁效应进行无线传能，且能量不向外辐射，其传输距离远小于电磁波的波长（往往以一个波长为辩认依据）。远场无线电能传输一般包含微波辐射式、激光式等，远场无线电能传输中的电磁能量以电磁波的神态向外辐射，其传输距离繁密于电磁波的波长，详备分类如图1所示。

无线电能传输技巧通过电磁调遣来齐备能量传递，受系统本征传输性能等成分影响，该技巧仍濒临一系列问题与挑战，包括：①传输距离短，无法得志新形势下充电建造的需求；②系统遵循低，“充电惊惶”问题有待处置；③偏移容忍度低，极地面截止了能量接纳的解放度；④存在电磁袒露问题，不可幸免地对电子建造以致东说念主体组织器官产生危害。这些不及严重阻遏了该技巧发展与产业化进度。

为了提高无线电能传输系统空间传能性能，国表里科研院所纷纷提议了诸多处置决策和规律。其中，超材料的提议和发展为补皆无线电能传输技巧的这些“短板”，齐备电气建造安全、活泼、洁净用电提供了有用处置决策。

因其奇特迥异的电磁特质，超材料颠覆了传统电磁表面描绘的多少规矩，在无线电能传输范畴展现出巨大的应用后劲和发展空间。超材料是一种东说念主工复合材料，通过对材料要害物理尺寸上进行奥妙的结构诡计，有时获取当然材料所不具备的超常物感性质，如负折射、无缺透镜等。超材料凭借紧要的科学风趣和远大的应用远景于2010年被Science杂志评为21世纪影响东说念主类的十大科技冲突之一。

比拟于超材料，超构名义（简称超名义）具有紧凑的二维结构诡计和优良的电磁调控特质，也被等闲应用于无线电能传输系统中。创造性地将超材料或超名义愚弄到无线电能传输系统，齐备两类新兴技巧的有机和会，有时有用施展超材料与超名义的诸多上风：①多模态多功能；②可重构易拼装；③强可控可调性。因其特异的电磁性能，超材料或超名义介入无线电能传输系统的筹商已成为国表里学术界、工业界乃至军事界都备受温情的热门技巧，群众列国均干预大宗的东说念主力和物力资源，竞相争夺和霸占这一科技制高点。

超材料与超名义介入无线电能传输系统凭借在系统遵循、传输距离、抗偏移性以及电磁屏蔽等方面显贵的效果，受到了国表里巨匠学者的高度温情。事实上，咫尺国表里已有一些文件对该技巧进行了综述，比拟于其他筹商后果，中国矿业大学等单元的筹商者容身刻下无线电能传输技巧的发展需求，联接超材料与超名义的前沿筹商，旨在提供一个从上至下的超材料与超名义介入无线电能传输系统的全面描绘与要点刻画。他们不仅兼顾先前筹商，而况联接最新进展，对超材料与超名义介入无线电能传输系统的前沿问题也进行了深远想考，以期为后续联系筹商提供伏击的表面守旧和诡计参考。

待筹商的问题

咫尺国表里科研院所围绕超材料介入无线电能传输技巧进行了一些筹商，并取得了具有鼎新性的筹商后果，然而仍有一些表面和技巧方面的责任值得进一风景琢磨与完善，主要体当今如下几个方面：

（1）制备加工技巧不完善。咫尺部分复杂超材料存在制备资本高、可重迭性差以及细致加工才智弱等问题，难以得志日益变化与发展的WPT技巧的需求。

（2）损耗一般较高。超材料单元诡计一般接收基于PCB工艺的阵列金属LC谐振结构，而谐振会导致局部电场强渡过大，金属自身也存在电导损耗，因此会使得超材料单元损耗往往较高。

（3）表面分析不完备。咫尺关于超材料介入无线电能传输技巧的表面多聚拢于微波波段，而关于低工频电磁场枯竭相应的表面分析，这导致电气工程师及联系科研责任者难以相识，无法普及应用。

（4）责任频率单一、频带窄。咫尺大多数筹商都聚焦于单频传能，且鲁棒性弱，传输性能极易受频率变化影响，不成得志双频、以致多频无线传能需求。

（5）智能调控才智弱。现阶段具体筹商的超材料一朝诡计出来具有固定的电磁参数，极地面截止了其活泼应用，无法得志无线电能传输系统多局面下不同的电磁调控需求。

其他还存在对超材料在入伍要求下合乎性和可靠性情状尚不解确，在齐备最大化超材料的超常物理特质的同期不松手其他传输性能以及对复合场（电磁场、温度场、机械力等）反应特质尚不了了等问题与挑战。

往常瞻望

超材料因其特等的电磁性能，在无线电能传输系统中领有巨大的应用后劲与发展空间。咫尺超材料朝着低频化、大功率、可调性、多功能以及智能化等迅猛发展。

（1）低频化诡计。

咫尺对超材料与超名义介入无线电能传输的筹商多聚焦在高频范畴（MHz及以上），对低频超材料与超名义作用于无线电能传输系统枯竭相应的表面分析与诡计设施。事实上，咫尺对无线电能传输技巧的主流筹商频段为低频工程电磁场频段（kHz与低MHz）。因而，对低频超材料与超名义介入无线电能传输系统的筹商将极大鞭策其在电气工程范畴的应用。

（2）大功率传输。

咫尺对超材料与超名义介入无线电能传输的筹商还处于低级阶段，大多数筹商还聚焦于小功率（W级别）应用范畴，如照明和便携式电子建造等，在大功率局面下（kW级别）如电动汽车，筹商还相对较少。因此，如何对全系统进行优化诡计，获取更大的功率是往常筹商的热门问题。

（3）强可控可调。

以往筹商超材料与超名义在调控无线电能传输系统电磁场与电磁波调控方面多依赖有限元仿真软件，单元诡计单一、枯竭精确调控。因此，分析筹商不同外场影响下超材料效应的演变规矩，将促进超材料与超名义在无线电能传输系统中的作用向定量化、可控化发展。

（4）电磁屏蔽作用。

咫尺国表里对超材料与超名义介入无线电能传输系统的筹商与综述绝大部分聚拢在聚焦超材料，主要用于提高无线电能传输系统的传输遵循、增大传输距离或提高系统抗偏移性等。关联词无线电能传输系统电磁安全问题是无线电能传输技巧实验和应用的前提，因此也将成为不可或缺的筹商地方。

（5）编码超材料与超名义。

往常的超材料与超名义应具有可重构、自组织、可交互才智。编码超材料与超名义是通过对超材料基本单元的相位或者幅度进行二进制状态编码，使其在责任频段内齐备多种不同的功能。相较传统的基于等效媒质表面的“模拟超材料”，具有愈加简便的诡计过程和表征方法。因此，编码超材料应用在无线电能传输系统中将成为往常筹商热门。

东说念主类对动力的需求与探索从未隔断，无线电能传输技巧将为动力“插上翅膀”，而超材料的应用将为该技巧精雕细镂。正如特斯拉的愿景：“THE TRANSMISSION OF ELECTRICAL ENERGY WITHOUT WIRES AS A MEANS FOR FUTURE PEACE”。经过一代代科研责任者对无线电能传输技巧和超材料迭代筹商，该愿景也将在不久的将来得以齐备。

本责任后果发表在2023年第20期《电工技巧学报》九游体育app娱乐，论文标题为“基于超材料与超名义的无线电能传输技巧筹商近况与进展综述”。本课题得到国度当然科学基金后生科学基金的支握。