超材料与超名义通过对电磁场和电磁波的纯真调控，简略权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时代迟缓引起了国表里的豪迈宥恕。江苏省煤矿电气与自动化工程推行室（中国矿业大学）、中国朔方车辆接头所等单元的荣灿灿、严俐慧等学者，率先对超材料的主张、缱绻以及构造进行了陈说；其次对超材料介入无线电能传输系统的作用机理进行了默契；接着审视进展了超材料在无线电能传输系统着力进步、偏移调控以及电磁屏蔽的作用；终末磋商了该时代往日发展的瓶颈及要道时代问题，并进行了预测。

无线电能传输（WPT）时代透顶解脱传统“有线”导线的管制，裁减对电板容量的需求，简略权贵进步用户体验，具有强纯真性、易操作性以及高安全性等诸多优点。该项时代被好意思国《时代批驳》杂志评比为往日十大科研主张之一，同期也被中国科学时代协会列入十大引颈往日的科学时代之一。

把柄能量传输所触及的场区域，无线电能传输时代粗略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。近场无线电能传输时代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（每每以一个波长为差异依据）。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志向外辐射，其传输距离强劲于电磁波的波长，审视分类如图1所示。

无线电能传输时代通过电磁退换来已毕能量传递，受系统本征传输性能等身分影响，该时代仍面对一系列问题与挑战，包括：①传输距离短，无法安静新口头下充电开辟的需求；②系统着力低，“充电惊怖”问题有待治理；③偏移容忍度低，极地面收尾了能量承袭的目田度；④存在电磁清晰问题，不可幸免地对电子开辟以致东说念主体组织器官产生危害。这些不及严重谢却了该时代发展与产业化程度。

为了进步无线电能传输系统空间传能性能，国表里科研院所纷纷建议了诸多治理决议和要领。其中，超材料的建议和发展为补皆无线电能传输时代的这些“短板”，已毕电气开辟安全、纯真、洁净用电提供了灵验治理决议。

因其奇特迥异的电磁特质，超材料颠覆了传统电磁表面形色的几许规定，在无线电能传输限制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，通过对材料要道物理尺寸上进行高明的结构缱绻，简略赢适应然材料所不具备的超常物感性质，如负折射、完好意思透镜等。超材料凭借紧要的科学意旨和广袤的应用出息于2010年被Science杂志评为21世纪影响东说念主类的十大科技打破之一。

比较于超材料，超构名义（简称超名义）具有紧凑的二维结构缱绻和优良的电磁调控特质，也被豪迈应用于无线电能传输系统中。创造性地将超材料或超名义欺诈到无线电能传输系统，已毕两类新兴时代的有机和会，简略灵验阐扬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接头已成为国表里学术界、工业界乃至军事界都备受宥恕的热门时代，人人列国均参预大都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，受到了国表里行家学者的高度宥恕。事实上，面前国表里已有一些文件对该时代进行了综述，比较于其他接头后果，中国矿业大学等单元的接头者藏身现时无线电能传输时代的发展需求，相接超材料与超名义的前沿接头，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形色与重心描画。他们不仅兼顾先前接头，况兼相接最新进展，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潜入念念考，以期为后续联系接头提供紧要的表面守旧和缱绻参考。

待接头的问题

面前国表里科研院所围绕超材料介入无线电能传输时代进行了一些接头，并取得了具有更动性的接头后果，然则仍有一些表面和时代方面的责任值得进一阵势磋商与完善，主要体当今如下几个方面：

（1）制备加工时代不完善。面前部分复杂超材料存在制备老本高、可重叠性差以及细巧加工才能弱等问题，难以安静日益变化与发展的WPT时代的需求。

（2）损耗一般较高。超材料单元缱绻一般采选基于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时常较高。

（3）表面分析不完备。面前关于超材料介入无线电能传输时代的表面多颐养于微波波段，而关于低工频电磁场短少相应的表面分析，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。面前大多数接头都聚焦于单频传能，且鲁棒性弱，传输性能极易受频率变化影响，不可安静双频、以致多频无线传能需求。

（5）智能调控才能弱。现阶段具体接头的超材料一朝缱绻出来具有固定的电磁参数，极地面收尾了其纯真应用，无法安静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投军条目下合乎性和可靠性状态尚不解确，在已毕最大化超材料的超常物理特质的同期不捐躯其他传输性能以及对复合场（电磁场、温度场、机械力等）反馈特质尚不昭着等问题与挑战。

往日预测

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

（1）低频化缱绻。

面前对超材料与超名义介入无线电能传输的接头多聚焦在高频限制（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短少相应的表面分析与缱绻要领。事实上，面前对无线电能传输时代的主流接头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接头将极大鼓吹其在电气工程限制的应用。

（2）大功率传输。

面前对超材料与超名义介入无线电能传输的接头还处于低级阶段，大多数接头还聚焦于小功率（W级别）应用限制，如照明和便携式电子开辟等，在大功率局面下（kW级别）如电动汽车，接头还相对较少。因此，若何对全系统进行优化缱绻，赢得更大的功率是往日接头的热门问题。

（3）强可控可调。

以往接头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，单元缱绻单一、短少精确调控。因此，分析接头不同外场影响下超材料效应的演变法律证实，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。

面前国表里对超材料与超名义介入无线电能传输系统的接头与综述绝大部分颐养在聚焦超材料，主要用于提高无线电能传输系统的传输着力、增大传输距离或进步系统抗偏移性等。关联词无线电能传输系统电磁安全问题是无线电能传输时代实施和应用的前提，因此也将成为不可或缺的接头主张。

（5）编码超材料与超名义。

往日的超材料与超名义应具有可重构、自组织、可交互才能。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，使其在责任频段内已毕多种不同的功能。相较传统的基于等效媒质表面的“模拟超材料”，具有愈加浅薄的缱绻经过和表征口头。因此，编码超材料应用在无线电能传输系统中将成为往日接头热门。

东说念主类对动力的需求与探索从未闭幕，无线电能传输时代将为动力“插上翅膀”，而超材料的应用将为该时代镌脾琢肾。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时代和超材料迭代接头，该愿景也将在不久的将来得以已毕。

本责任后果发表在2023年第20期《电工时代学报》开yun体育网，论文标题为“基于超材料与超名义的无线电能传输时代接头近况与进展综述”。本课题得到国度当然科学基金后生科学基金的支抓。