近日，中国矿业大学电气工程学院荣灿灿老师在无线电能传输系统电磁屏蔽分析展开了深入研究，研究成果在电磁兼容领域国际顶级期刊IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility上以题为“A comprehensive analysis of metamaterial-coupled WPT systems for low electromagnetic field leakage”在线发表。

无线电能传输（WPT）技术彻底摆脱导线的束缚，能够显著提升用户体验WPT技术通过发射线圈和接收线圈强耦合谐振来实现电能的无接触传递，由于谐振机构在开放空间进行能量交换，不可避免地会对非工作区域产生电磁干扰，严重制约了该技术的发展与产业化进程。近零超材料是具有周期性或特定几何结构的亚波长尺度新型人工复合材料，通过其结构巧妙设计可以对电磁波和电磁场进行有效调控。将超材料加载至WPT系统中，能够实现优异的屏蔽作用。

与其他屏蔽材料（金属铝板和铁氧体等）相比，近零超材料能屏蔽特定频率的电磁场和电磁波，而对其他近场频段没有影响。根据实际应用情况，WPT系统中的屏蔽材料应放置在谐振线圈的外侧。本研究利用有限元软件建立了人脑模型，通过仿真验证了近零超材料优良的屏蔽效果。实验结果表明：在13.56 MHz的工作频率下，最大达到17.52 dB的衰减，且对系统效率影响很小，在某些情况下甚至可以提高转移效率，电磁场泄漏降低了15.17 %。

图1人脑模型电磁场分布：(a)未加载近零超材料，(b)加载近零超材料

可以看到加载近零超材料后，WPT系统接收端外侧人脑模型的磁场强度大大减弱，从而验证了近零超材料的屏蔽作用。

图2组织样品磁场强度测量实验装置

为了模拟更加真实的环境，室温25℃的情况下在接收端放置无皮猪脑样品，实验装置如图2所示，近场探头插入猪脑样品里面来测量磁场强度。

荣灿灿（教师个人主页：http://faculty.cumt.edu.cn/rongcancan/zh_CN/index.htm），博士，硕士生导师，江苏省“双创”博士人才，教育部学位论文评审专家。一直从事无线电能传输和电磁超材料的基础理论、设计与应用研究，应用领域包括：电动汽车、无人机、智能传感器，植入式医疗设备等。现主持国家自然科学基金青年科学基金项目一项，。发表SCI/EI检索学术论文40余篇，授权国家发明专利10余项。现为中国电源学会照明电源专委会委员、中国电工技术学会高级会员、IEEE Member。

所属团队：无线电能传输与电工新技术研究所。团队带头人：夏晨阳教授，学院副院长。团队负责人夏晨阳及其团队自2006年起一直专注于从事无线电能传输技术方面的相关研究与产业化推广工作，建设有江苏省煤矿电气与自动化工程实验室，开展了复杂环境下及极端条件下的无线电能传输技术研究工作。并以机理研究及基本原理实现为主的基础性研究和技术攻关，在系统新型工作模式构建、电磁路机构设计、建模与控制、稳定性研究等方面形成了具有创新性的理论与技术体系；同时在煤矿、海洋、军用设备、电动汽车等领域开展了相关技术开发工作，掌握了无线电能传输技术的基础理论与技术实现的核心技术，建立了具有自主知识产权的技术体系。