智能手機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。一旦忘了補充電量，它就會罷工。能否讓它得到源源不斷的電能供應(yīng)呢？

　　在現(xiàn)實生活中，能量其實無所不在，這些能量主要包括光照、溫差、運動或振動、電磁波等。目前，從周圍環(huán)境中收集能量，主要難處有兩點：一是找到如何轉(zhuǎn)化和儲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)大多圍繞這兩個方面深入開發(fā)。

　　收集電磁波中的能量

　　目前市場上的集能芯片主要有：以動作或運動為基礎(chǔ)，將動能轉(zhuǎn)化為電能的動能型芯片，據(jù)研究步行1萬步、騎自行車1小時、跑步30分鐘所產(chǎn)生的電量可供智能手機、智能手表、運動手環(huán)分別使用3小時、24小時、72小時以上。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)備周圍無線電波強度相對更大，從無線電波中收集能量，對于低能耗電子器件來說應(yīng)用前景十分廣泛。

　　收集手機本身發(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在太低，基本上沒有實際應(yīng)用價值。為了解決這個問題，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，將具備一定強度的電磁波和無線電信號轉(zhuǎn)化為直流電，甚至能從手機、電腦設(shè)備本身發(fā)射出的無線電信號中收集能量。

　　多頻段天線能夠探測、利用和反射無線電波，既能避免電量過多浪費在信號發(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到5毫瓦左右。

　　如果進一步提高收集效率，將收集功率提升到20毫瓦，這樣就可為手機、傳感器、可穿戴設(shè)備、麥克風等低能耗電子設(shè)備供電。當然，低水平的能量收集，不會影響手機通話或數(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上下起伏，距離信號源越近通常能量越強。

　　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。

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