Direto dos livros de física para o recarregamento sem fios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/09/2025

À esquerda, diagrama de circuito do sistema experimental e do elemento de ganho dispersivo não linear (dentro da caixa pontilhada vermelha). À direita, foto do aparato experimental.
[Imagem: Xianglin Hao et al. - 10.1088/1361-6633/ada637]

Simetria paridade-tempo

Cada vez mais, coisas consideradas como "teorias áridas da física" se convertem em aplicações práticas que logo poderemos desfrutar no nosso dia a dia.

Xianglin Hao e colegas da Universidade Cidade de Hong Kong usaram um conceito chamado "simetria de paridade-tempo" para aumentar muito a eficiência da transferência de energia sem fio, cada vez mais usada em eletrônicos de consumo, veículos elétricos e dispositivos médicos.

Há várias técnicas para a transferência de eletricidade sem fios, com o carregamento indutivo e o acoplamento ressonante liderando as aplicações. Mas o conceito é o mesmo, e o que importa é garantir que a maior porcentagem possível da energia de entrada seja transferida para o destino.

A ideia de simetria de paridade-tempo (PT) ajuda a atingir esse objetivo, oferecendo uma maneira de equilibrar o ganho e a perda de energia em um sistema, o que ajuda a manter um fluxo de energia estável e eficiente, mesmo na presença de influências espúrias.

Aqui, paridade significa reflexão espacial (como inverter para a esquerda e para a direita), e tempo refere-se à inversão da direção do tempo - um sistema com simetria de PT se comporta da mesma forma quando ambas as transformações são aplicadas em conjunto.

No entanto, esse método tem suas limitações, tipicamente exigindo um ajuste muito fino, o que traz dificuldades para sua exploração prática, nas quais os resistores estão longe dos componentes ideais discutidos nos livros didáticos. Além disso, ele não permite atingir a eficiência máxima teórica da transferência de energia sem fio.

Foi aqui que Hao inovou, descobrindo como mudar esse quadro repleto de senões.

Comparação entre esquemas de transferência de energia sem fio baseados em ganho convencional e em ganho dispersivo conforme o coeficiente de acoplamento k varia.
[Imagem: Xianglin Hao et al. - 10.1088/1361-6633/ada637]

Ganho dispersivo

Primeiro, a equipe fez um estudo teórico abrangente e, a seguir, testou tudo experimentalmente, o que permitiu demonstrar que o ganho dispersivo pode aumentar significativamente a eficiência da transferência de energia sem fio, indo muito além dos limites dos métodos anteriores.

O ganho dispersivo refere-se a um tipo de amplificação de energia em um sistema em que o ganho depende da frequência do sinal. Isso significa que o sistema amplifica a energia de forma diferente em frequências diferentes, em vez de uniformemente em todas as frequências.

A vantagem é que o sistema desloca naturalmente a energia para os modos de frequência mais eficientes para sua transferência.

Segundo a equipe, suas descobertas e demonstrações podem viabilizar novas tecnologias de eletricidade sem fios ou tornar as existentes mais acessíveis, além de abrir novas possibilidades para o aproveitamento dos efeitos da dispersão na eletrônica e na óptica.

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