智能手機(jī)為人們的生活帶來極大的便利，但其電池續(xù)航力卻顯得美中不足。一旦忘了補(bǔ)充電量，它就會(huì)罷工。能否讓它得到源源不斷的電能供應(yīng)呢？

　　在現(xiàn)實(shí)生活中，能量其實(shí)無所不在，這些能量主要包括光照、溫差、運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)、電磁波等。目前，從周圍環(huán)境中收集能量，主要難處有兩點(diǎn)：一是找到如何轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量的方法以便持續(xù)使用，例如太陽能這類能源并非隨時(shí)可用，既需要轉(zhuǎn)化，又需要貯存；二是如何將相應(yīng)的集能芯片做得小巧，以便整合到電子設(shè)備中。環(huán)境能源利用技術(shù)大多圍繞這兩個(gè)方面深入開發(fā)。

　　收集電磁波中的能量

　　目前市場(chǎng)上的集能芯片主要有：以動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的動(dòng)能型芯片，據(jù)研究步行1萬步、騎自行車1小時(shí)、跑步30分鐘所產(chǎn)生的電量可供智能手機(jī)、智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)分別使用3小時(shí)、24小時(shí)、72小時(shí)以上。光能型芯片是利用光電效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。太陽能發(fā)電被稱為最理想的能源，只是由于太陽能光板面積大，難以整合到用電設(shè)備中，加之受日光照射的限制，陰天和夜晚沒法用，其不足之處十分明顯。

　　磁能型芯片就是收集電磁波包括無線電波和光波中的能量。無線電本身就是能量，它有著多種應(yīng)用形式，包括無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，各種移動(dòng)通信以及無線電廣播等。利用電磁感應(yīng)可以從無線電波中收集能量。由于無線電波廣泛存在，尤其是電子設(shè)備周圍無線電波強(qiáng)度相對(duì)更大，從無線電波中收集能量，對(duì)于低能耗電子器件來說應(yīng)用前景十分廣泛。

　　收集手機(jī)本身發(fā)射的無線電

　　以往，從無線電波中收集能量所用的是偶極貼片天線，但由于它收集電能的效率實(shí)在太低，基本上沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了解決這個(gè)問題，有研究人員嘗試采用多頻段天線，從廣譜無線電波段中汲取能量，將具備一定強(qiáng)度的電磁波和無線電信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電，甚至能從手機(jī)、電腦設(shè)備本身發(fā)射出的無線電信號(hào)中收集能量。

　　多頻段天線能夠探測(cè)、利用和反射無線電波，既能避免電量過多浪費(fèi)在信號(hào)發(fā)射上，也能大幅增加智能設(shè)備的電池續(xù)航力。目前利用多頻段天線收集的能量可達(dá)到5毫瓦左右。

　　如果進(jìn)一步提高收集效率，將收集功率提升到20毫瓦，這樣就可為手機(jī)、傳感器、可穿戴設(shè)備、麥克風(fēng)等低能耗電子設(shè)備供電。當(dāng)然，低水平的能量收集，不會(huì)影響手機(jī)通話或數(shù)據(jù)傳遞的質(zhì)量，其存在的問題主要是隨著無線電頻率發(fā)生變化所汲取的能量大小會(huì)上下起伏，距離信號(hào)源越近通常能量越強(qiáng)。

　　或可不間斷提供電能

　　新的研究發(fā)現(xiàn)，利用超構(gòu)材料能夠大幅提高從無線電波中收集能量的效率。超構(gòu)材料是一種人工層狀材料，它由在材料表面蝕刻周期性圖案而形成。這些圖案特有的尺寸和彼此相鄰的特點(diǎn)可使能量吸收率接近100%。這是一種比傳統(tǒng)天線更有效的能量收集方式。由于超構(gòu)表面技術(shù)對(duì)于電磁能的吸收率比傳統(tǒng)天線高得多，因此可以大幅度地減少收集能量所需的表面積。這可以縮小電池的體積，更容易整合到各種小型無線電子器件中。

　　從無線電波中收集能量有望在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，包括可穿戴設(shè)備、智能家居、傳感器等需要不間斷供電的設(shè)備設(shè)施，尤其難能可貴的是利用這項(xiàng)技術(shù)的智能傳感器可以永久性植入建筑物或人們不便打開的設(shè)施中，如植入橋梁，用于監(jiān)視鋼筋混凝土的健康狀況，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫便發(fā)出警報(bào)。

　　總之，從周圍環(huán)境中收集能量有其獨(dú)到的用途，從無線電波中汲取電能對(duì)于那些需要不間斷供電的低能耗設(shè)備來說如虎添翼，作為一項(xiàng)很有吸引力的前沿技術(shù)，人們自然對(duì)其未來充滿期待。