人类何时才能最终切断电源线？

在移动时代，我们基本上不受电线的束缚，这在很大程度上要归功于 Wi-Fi、蜂窝网络以及笔记本电脑、智能手机和平板电脑的兴起。但有一条细绳永远束缚着我们：电源。虽然电池技术已经得到改进，但我们仍然需要定期为设备充电。所谓的“无线充电”——无需插入设备即可为设备充电或传输电力——长期以来（据说）一直未得到主流采用。

目前，有多种不同的无线充电系统正在开发中，旨在让设备充电更加方便。让我们来看看有哪些选择、它们能提供什么，以及迄今为止阻碍它们广泛采用的局限性。

（开始之前先简单说明一下：虽然电力可以通过空中传输，但“无线充电”这个名称有些用词不当。一般来说，无线充电是通过某处电线连接到现有电源的，而且我们经常谈论的只是仅在很短的范围内起作用的技术。）

非常简短的历史

无线电力传输的历史可以追溯到很久以前：著名发明家和天才尼古拉·特斯拉在 19 世纪末展示了一种通过空气传输电力的方法，甚至还在研究一种远距离传输电力的方法。但他在这些实验中收效甚微，他的冒险最终被放弃了。

从那时起，人们就曾多次尝试将无线充电带给大众，但收效甚微。人们一直在努力剪断最后一根电线，如果你下定决心，甚至可以为某些设备配备无线充电功能——只要你不介意多花点钱和一些限制。例如，金霸王的 Powermat 系统为许多最受欢迎的智能手机提供了充电垫和外壳组合。

电感耦合

最常见的无线充电形式实际上被广泛使用，即电感耦合（通常是一个称为“谐振电感耦合”的特定子集）。如果您有电动牙刷、剃须刀或助听器，当您将它们连接到底座时，它们就会充电，那么您就见证了电感耦合。

电感耦合通过电磁场工作：将一个线圈放在另一个有电的线圈附近，线圈中就会产生感应电流。然而，为了工作，两个线圈必须非常非常靠近——大约几英寸或更短——否则传输过程中会损失太多功率。

如今，电感耦合最常见的用途之一是射频识别 (RFID) 芯片。如果您使用非接触式智能卡进入办公室或支付公交车或地铁票价，那么您就使用了一种非常简单的无线电力传输形式：卡上的 RFID 芯片处于非活动状态，直到将其放置在通电终端附近，通电终端提供电力激活芯片并读取数据。近场通信 (NFC) 芯片（例如无线支付系统中使用的芯片）使用类似的技术。

多年来，智能手机制造商和配件制造商都在尝试感应式手机充电。早在 2009 年，Palm Pre 就宣称拥有无线充电功能，随后推出的诺基亚 Lumia 920、谷歌 Nexus 5 和三星 Galaxy S5 等手机也都支持无线充电，不过有些型号需要额外的特殊背板。即将推出的 Apple Watch 也将通过感应充电。

感应充电有其优势：它不需要精确连接线缆，而且由于无需暴露充电触点，因此公司可以更轻松地制造防水设备。但感应充电的主要限制在于其范围非常短，因此仍然需要您将手机放在插入电源的底座或充电板上。本质上，您用充电板代替了充电线。在某些情况下，例如苹果的 iPhone，电线不仅仅用于供电，还提供音频、视频、控制选项等。虽然其中一些可以被 Wi-Fi 和蓝牙等无线技术取代，但许多配件制造商仍然依赖物理连接。

关于感应耦合的工作原理也存在分歧。直到最近，有三个独立的组织在推动感应充电标准：有线电源联盟、电力事务联盟和无线电力联盟。今年 1 月，前两个组织宣布计划合并为一个组织，以加快采用速度，但这项协议并不能使他们的技术立即兼容。尽管星巴克和麦当劳等一些零售连锁店正在慢慢地在其部分门店增加无线充电板，三星和 HTC 等智能手机制造商也开始提供一些支持无线充电的设备，但技术市场上对感应充电的采用总体上仍然相当缓慢。

光束

感应充电并不是唯一的选择。微软研究部门最近发表的一篇论文正在研究一种名为 AutoCharge 的非接触式电源系统，该系统通过光束为电池充电。

虽然这听起来像科幻小说，但它实际上依赖于一项相当成熟的技术：光伏电池，即太阳能电池板中使用的那种。它的巧妙之处在于充电硬件，它使用摄像头来检测手机是否放在它下面，然后向设备发射定向光束。

这项技术尚处于早期阶段，因此不太可能很快进入市场。首先，它要求光伏电池要么内置在设备中，要么需要第三方提供实现该功能的附件。而且因为你不可能指望人们会记得将手机电池板朝上放下，所以你需要在两侧都内置光伏电池——没错，就是带有屏幕的一侧。这又是一个限制，因为透明面板效率较低，需要智能手机制造商采用它们，而除非无线充电流行起来，否则他们不太可能这样做……除非制造商内置对无线充电的支持，否则无线充电是不太可能的。你看问题所在了。

另一种通过光充电的方式是激光。说真的，还有什么是激光做不到的吗？作为光的一种形式，激光显然含有能量。将它指向光伏电池，你就可以把光转化为电能，没有问题。此外，激光器体积小，不易受干扰，可以远距离传输电力，并且可以选择性瞄准。

但是它们也需要直接的视线，效率低，而且强大的激光可能会使你失明、烧伤甚至死亡。所以目前，你家里唯一应该使用激光来为精力充沛的小猫提供能量的东西就是。

能量收集

现在我们来谈谈完全不同的东西。虽然还处于早期阶段，但一种名为“能量收集”的技术采用了与其他方法截然不同的方法。能量收集依赖于我们周围已经存在的能量，这些能量通过微波、声波和无线电波传输，这些波如今不断穿过空气。杜克大学的研究人员已经实现了与太阳能类似的效率。华盛顿大学的一位教授更进一步，正在研究一种可以利用收集到的能量完全不用电池的设备。

惊喜：这项技术也有局限性。这些环境波只包含少量能量，因此目前只适用于非常小而简单的设备，例如无线传感器。利用收集的能量为手机、电脑和更复杂的设备充电的日子可能还很遥远。

微波还可以直接用于将电力从一个地方输送到另一个地方。（玩过《模拟城市》系列游戏的人可能对这种方法很熟悉。）微波电力是一种成熟的技术，但它不太可能成为您在家中使用的那种东西，因为它目前需要重型设备——比如直径 10 公里的接收阵列。

就目前而言，电线仍将继续存在

至少目前，无线充电似乎仍是一种新奇事物，而非一项广泛使用的技术。而真正的无线充电（即只需通过无线充电即可充电的设备）仍然几乎是科幻小说中的东西。虽然由于电感耦合、光束或能量收集等技术，设备充电可能会变得更加容易，但这些技术不太可能给我们的生活带来巨大的改变。但曾经也有一段时间，无线网络似乎像魔法一样，现在我们每天都将 Wi-Fi 和蜂窝网络视为理所当然。有一天，我们可能会开始以同样的方式看待电源。