一种动态可调频超表面结构无线充电器件及无线充电方法技术

本发明专利技术涉及一种动态可调频超表面结构无线充电器件及无线充电方法，包括能量转换单元以及功能层；功能层包括液态金属超表面结构层且以能量转换单元为轴且沿圆周分布，形成圆周分布超表面；或者功能层还包括接地金属层，功能层以能量转换单元为圆心且沿径向分布，形成径向分布超表面；液态金属超表面结构层包括介质基板和设置在介质基板上的若干个超表面结构单元；每个超表面结构单元均包括设置在介质基板上的液态金属收集器、电解质溶液收集器以及环形的超表面结构单元通道，液态金属收集器和电解质溶液收集器均匀分布且与超表面结构单元通道相连通。在无线充电中，本发明专利技术液态金属超表面结构能够实现相位动态可调，对波源的汇聚效果强。

A dynamic FM super surface structure wireless charger and its application

The invention relates to a dynamic tunable ultra surface structure and its application of wireless charger, including energy conversion unit and functional layer; function layer includes a liquid metal layer and the surface structure of super energy conversion unit axis and distributed along the circumference, the formation of circular distribution over the surface; or the function layer also comprises a ground metal layer function in the power conversion unit as the center and along the radial distribution, the formation of radial distribution over the surface; the liquid metal surface ultra structure layer comprises a substrate and a substrate arranged in a plurality of super surface structural unit; ultra structure on the surface of each super unit channel surface structure unit comprises a substrate arranged on the liquid metal collector, electrolyte the solution and collector ring and liquid metal collector and collector and electrolyte solution uniformly distributed over the surface structure of the channel unit Connect. In the wireless charging, the invention of the liquid metal super surface structure can realize the phase dynamic adjustable, and has a strong convergence effect on the wave source.

【技术实现步骤摘要】
一种动态可调频超表面结构无线充电器件及其应用
本专利技术涉及无线充电领域，特别涉及一种动态可调频超表面结构无线充电器件及其应用。
技术介绍
无线充电技术是指通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式电能传输的技术，被视为具有基础应用性意义的前沿科技，在电动汽车、体内植入式医疗器械、小型机器人、便携式智能设备、物联网设备充电中有着巨大的应用价值。当前无线充电技术面临的主要挑战之一是如何在一个合理的距离上获得较高的传输效率。现在最成熟的是电磁感应无线充电技术，这种方式下的能量传递主要是在较低的频率下通过原副线圈之间耦合的无辐射磁场进行。由于这种近场电感应方式的无线充电系统对于人体相对安全并且在较短的距离内有较高的效率，所以已经有很多的商业化尝试。但是由于近场耦合会随着原副线圈之间的距离增大迅速下降(以距离倒数的六次方下降)，因此近场无线充电方案要求接收装置距离能量源足够近。这种近距离的约束极大地限制了无线充电技术的应用；电磁感应无线充电对充电距离具有要求，而高频微波可实现远场无线充电，可以在较长的距离下实现能量的传输，尤其是难以到达的区域(如危险区域、狭窄空间等)或是目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：包括能量转换单元(4)以及功能层；功能层以能量转换单元(4)为圆心且沿径向分布，形成径向分布超表面；或者功能层以能量转换单元(4)为轴且沿圆周分布，形成圆周分布超表面；在径向分布超表面中，功能层包括依次叠层设置的液态金属超表面结构层(1)和接地金属层(3)；在圆周分布超表面中，功能层包括液态金属超表面结构层(1)；液态金属超表面结构层(1)包括介质基板(2)和设置在介质基板(2)上的若干个超表面结构单元(8)；每个超表面结构单元(8)均包括设置在介质基板(2)上的液态金属收集器(5)、电解质溶液收集器(6)以及环形的超表面结构单元通道(7)，液...

【技术特征摘要】
1.一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：包括能量转换单元(4)以及功能层；功能层以能量转换单元(4)为圆心且沿径向分布，形成径向分布超表面；或者功能层以能量转换单元(4)为轴且沿圆周分布，形成圆周分布超表面；在径向分布超表面中，功能层包括依次叠层设置的液态金属超表面结构层(1)和接地金属层(3)；在圆周分布超表面中，功能层包括液态金属超表面结构层(1)；液态金属超表面结构层(1)包括介质基板(2)和设置在介质基板(2)上的若干个超表面结构单元(8)；每个超表面结构单元(8)均包括设置在介质基板(2)上的液态金属收集器(5)、电解质溶液收集器(6)以及环形的超表面结构单元通道(7)，液态金属收集器(5)和电解质溶液收集器(6)均匀分布在超表面结构单元通道(7)的四周且与超表面结构单元通道(7)相连通。2.根据权利要求1所述的一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：介质基板(2)的材质为PDMS或Ecoflex塑料。3.根据权利要求1所述的一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：液态金属收集器(5)和电解质溶液收集器(6)均为两个，且液态金属收集器(5)和电解质溶液收集器(6)呈中心对称分布。4.根据权利要求1所述的一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：液态金属采用镓或镓基液态金属合金。5.根据权利要求1所述的一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：径向分布超表面的相位梯度满足以下公式：其中θi是波源的入射角，ni是空气中的折射率，k0是波矢。6.根据权利要求1所述的一种动态可调频超表面结构无线充电器件，其特征在于：圆周分布超表面上每个位置的超表面结构单元(8)的相位为：Φ＝k0(r-rcosθ)；其中，k0是波矢，r为圆周分布超...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆宣，郭建勇，程勇，江子杰，吴宝东，钱泓涯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61