超材料与超名义通过对电磁场和电磁波的纯真调控，大概权贵改善无线电能传输系统的传输特色，基于超材料与超名义的无线电能传输工夫迟缓引起了国表里的等闲温雅。江苏省煤矿电气与自动化工程实验室（中国矿业大学）、中国朔方车辆诡计所等单元的荣灿灿、严俐慧等学者，最初对超材料的看法、想象以及构造进行了申诉；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；接着预防解释了超材料在无线电能传输系统着力普及、偏移调控以及电磁屏蔽的作用；终末探讨了该工夫改日发展的瓶颈及要津工夫问题，并进行了预测。

无线电能传输（WPT）工夫透顶解脱传统“有线”导线的敛迹，缩小对电板容量的需求，大概权贵普及用户体验，具有强纯真性、易操作性以及高安全性等诸多优点。该项工夫被好意思国《工夫辩论》杂志评比为改日十大科研标的之一，同期也被中国科学工夫协会列入十大引颈改日的科学工夫之一。

阐明能量传输所触及的场区域，无线电能传输工夫大约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。近场无线电能传输工夫利用电磁效应进行无线传能，且能量不向外放射，其传输距离远小于电磁波的波长（时常以一个波长为辞别依据）。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方式向外辐射，其传输距离宽广于电磁波的波长，预防分类如图1所示。

无线电能传输工夫通过电磁调治来收场能量传递，受系统本征传输性能等身分影响，该工夫仍濒临一系列问题与挑战，包括：①传输距离短，无法烦闷新形势下充电设置的需求；②系统着力低，“充电心焦”问题有待责罚；③偏移容忍度低，极地面扫尾了能量经受的解放度；④存在电磁泄露问题，不可幸免地对电子设置甚而东说念主体组织器官产生危害。这些不及严重贫乏了该工夫发展与产业化进度。

为了普及无线电能传输系统空间传能性能，国表里科研院所纷纷淡薄了诸多责罚决策和圭表。其中，超材料的淡薄和发展为补都无线电能传输工夫的这些“短板”，收场电气设置安全、纯真、洁净用电提供了有用责罚决策。

因其奇特迥异的电磁特色，超材料颠覆了传统电磁表面描写的多少礼貌，在无线电能传输限度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，通过对材料要津物理尺寸上进行玄机的结构想象，大概得到当然材料所不具备的超常物感性质，如负折射、完竣透镜等。超材料凭借势要的科学意旨和深广的应用出路于2010年被Science杂志评为21世纪影响东说念主类的十大科技险阻之一。

比拟于超材料，超构名义（简称超名义）具有紧凑的二维结构想象和优良的电磁调控特色，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诈欺到无线电能传输系统，收场两类新兴工夫的有机和会，大概有用发达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诡计已成为国表里学术界、工业界乃至军事界都备受温雅的热门工夫，群众列国均干涉多数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着力、传输距离、抗偏移性以及电磁屏蔽等方面权贵的效果，受到了国表里群众学者的高度温雅。事实上，咫尺国表里已有一些文件对该工夫进行了综述，比拟于其他诡计后果，中国矿业大学等单元的诡计者驻足现时无线电能传输工夫的发展需求，贯串超材料与超名义的前沿诡计，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写与要点描述。他们不仅兼顾先前诡计，并且贯串最新进展，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切念念考，以期为后续干系诡计提供舛错的表面撑捏和想象参考。

待诡计的问题

咫尺国表里科研院所围绕超材料介入无线电能传输工夫进行了一些诡计，并取得了具有改变性的诡计后果，但是仍有一些表面和工夫方面的职责值得进一形势探讨与完善，主要体咫尺如下几个方面：

（1）制备加工工夫不完善。咫尺部分复杂超材料存在制备本钱高、可肖似性差以及详细加工才略弱等问题，难以烦闷日益变化与发展的WPT工夫的需求。

（2）损耗一般较高。超材料单元想象一般取舍基于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，金属自己也存在电导损耗，因此会使得超材料单元损耗时常较高。

（3）表面分析不完备。咫尺关于超材料介入无线电能传输工夫的表面多聚合于微波波段，而关于低工频电磁场缺少相应的表面分析，这导致电气工程师及干系科研职责者难以和会，无法普及应用。

（4）职责频率单一、频带窄。咫尺大多数诡计都聚焦于单频传能，且鲁棒性弱，传输性能极易受频率变化影响，弗成烦闷双频、甚而多频无线传能需求。

（5）智能调控才略弱。现阶段具体诡计的超材料一朝想象出来具有固定的电磁参数，极地面扫尾了其纯真应用，无法烦闷无线电能传输系统多风光下不同的电磁调控需求。

其他还存在对超材料在执戟条款下适合性和可靠性情状尚不解确，在收场最大化超材料的超常物理特色的同期不糟跶其他传输性能以及对复合场（电磁场、温度场、机械力等）反应特色尚不明晰等问题与挑战。

改日预测

超材料因其格外的电磁性能，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）低频化想象。

咫尺对超材料与超名义介入无线电能传输的诡计多聚焦在高频限度（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缺少相应的表面分析与想象门径。事实上，咫尺对无线电能传输工夫的主流诡计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诡计将极大鼓励其在电气工程限度的应用。

（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诡计还处于低级阶段，大多数诡计还聚焦于小功率（W级别）应用限度，如照明和便携式电子设置等，在大功率风光下（kW级别）如电动汽车，诡计还相对较少。因此，何如对全系统进行优化想象，得到更大的功率是改日诡计的热门问题。

（3）强可控可调。

以往诡计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，单元想象单一、缺少精确调控。因此，分析诡计不同外场影响下超材料效应的演变限定，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诡计与综述绝大部分聚合在聚焦超材料，主要用于提高无线电能传输系统的传输着力、增大传输距离或普及系统抗偏移性等。然则无线电能传输系统电磁安全问题是无线电能传输工夫推行和应用的前提，因此也将成为不可或缺的诡计标的。

（5）编码超材料与超名义。

改日的超材料与超名义应具有可重构、自组织、可交互才略。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，使其在职责频段内收场多种不同的功能。相较传统的基于等效媒质表面的“模拟超材料”，具有愈加简短的想象历程和表征方式。因此，编码超材料应用在无线电能传输系统中将成为改日诡计热门。

东说念主类对动力的需求与探索从未辩认，无线电能传输工夫将为动力“插上翅膀”，而超材料的应用将为该工夫诚心诚意。正如特斯拉的愿景：“THE TRANSMISSION OF ELECTRICAL ENERGY WITHOUT WIRES AS A MEANS FOR FUTURE PEACE”。经过一代代科研职责者对无线电能传输工夫和超材料迭代诡计，该愿景也将在不久的将来得以收场。

本职责后果发表在2023年第20期《电工工夫学报》，论文标题为“基于超材料与超名义的无线电能传输工夫诡计近况与进展综述”。本课题得到国度当然科学基金后生科学基金的支捏。