Różne

Ultracienkie urządzenie zamienia Wi-Fi w prąd

Ultracienkie urządzenie zamienia Wi-Fi w prąd


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

W tym tygodniu nowy artykuł opublikowany w czasopiśmie Nature przez międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z MIT ujawnia nowe urządzenie, które może konwertować sygnały Wi-Fi na energię elektryczną, otwierając drzwi dla bezprzewodowego zasilania elektroniki i komunikacji bezprzewodowej. ładowanie akumulatorów.

Nowe urządzenie jest niesamowicie cienkie i elastyczne

Urządzenie, formalnie znane jako rectenna - urządzenie, które może przekształcić fale elektromagnetyczne prądu przemiennego w prąd stały - odczytuje rodzaje fal elektromagnetycznych, które przenoszą sygnały WiFi, jako przebiegi prądu przemiennego.

Odbywa się to za pomocą elastycznej anteny o częstotliwości radiowej (RF) przymocowanej do nowego rodzaju półprzewodnika o grubości kilku atomów. Półprzewodnik odbiera napięcie wejściowe i wyjściowe prądu przemiennego w postaci prądu stałego, które może zasilać elektronikę lub ładować akumulatory.

Pomysł wykorzystania transmisji bezprzewodowej do zasilania urządzeń jest stary, sięgający aż do Nikoli Tesli, ale współczesne próby budowy skutecznych rektenów napotykają trudności. Krytyczny element rekteny, znany jako prostowniki, wcześniej opierał się na materiałach, które były bardzo sztywne, takie jak krzem, i nie można było skutecznie skalować. Bardziej elastyczne opcje obejmowały prostowniki, które były zbyt słabe, aby wychwycić transmisje elektromagnetyczne o wyższej częstotliwości, które sprawiłyby, że byłyby funkcjonalne.

Naukowcy odpowiedzialni za badanie uważają, że znaleźli właściwe rozwiązanie obu tych problemów.

Projektowanie nowego prostownika

Aby sprostać tym wyzwaniom, naukowcy wykorzystali materiał zwany dwusiarczkiem molibdenu (MoS2). Po wystawieniu na działanie pewnych środków chemicznych, MoS2 rekonfigurował swoje atomy w sposób, który działa jak przełącznik, wymuszając przejście fazowe między substancją półprzewodnikową a metaliczną. Tworzy to, co jest znane jako dioda Schottky'ego, połączenie między półprzewodnikiem a metaliczną substancją.

„Dzięki inżynierii MoS2 w 2-D półprzewodnikowo-metaliczne złącze fazowe ”- powiedział główny autor i doktorant z MIT Electrical Engineering and Computer Science Xu Zhang -„ zbudowaliśmy atomowo cienką, ultraszybką diodę Schottky'ego, która jednocześnie minimalizuje rezystancję szeregową i pojemność pasożytniczą ”.

Pojemność pasożytnicza jest naturalnym magazynowaniem części przechodzącego ładunku elektrycznego w pewnych materiałach tworzących prostownik. Ma to wpływ na spowolnienie obwodu i zmniejszenie jego sprawności.

To właśnie ta zwiększona wydajność diody Schottky'ego badacza - o rzędy wielkości - sprawia, że ​​ich urządzenie jest tak potężne, ponieważ jego znacznie niższa pojemność pasożytnicza w porównaniu z obecnymi, najwyższej klasy elastycznymi prostownikami pozwala na przechwytywanie sygnałów o znacznie wyższych częstotliwościach, przekształcając do 10 GHz sygnałów bezprzewodowych na energię elektryczną.

„Taka konstrukcja”, według Zhanga, „pozwoliła na w pełni elastyczne urządzenie, które jest wystarczająco szybkie, aby pokryć większość pasm częstotliwości radiowych używanych przez naszą codzienną elektronikę, w tym Wi-Fi, Bluetooth, komórkowe LTE i wiele innych. ”

Przekształcanie Wi-Fi w energię elektryczną w prawdziwym świecie

Rzeczywiste zastosowania takiego elastycznego urządzenia są zadziwiające. Oprócz elastycznej, nadającej się do noszenia elektroniki, która nie wymaga niezależnych źródeł zasilania, takich jak baterie, spożywane czujniki medyczne mogą znacznie skorzystać na tej technologii, gdy przechodzą przez system pacjenta, przesyłając dane na bieżąco.

„Idealnie byłoby, gdybyś nie chciał używać baterii do zasilania tych systemów, ponieważ jeśli wyciekną z nich lit, pacjent może umrzeć” - mówi Jesús Grajal, współautor badania i badacz z Politechniki Madryckiej. „O wiele lepiej jest zbierać energię ze środowiska, aby zasilać te małe laboratoria wewnątrz ciała i przekazywać dane do zewnętrznych komputerów”.

Tomás Palacios, współautor opracowania i profesor na Wydziale Elektrotechniki i Informatyki oraz dyrektor MIT / MTL Center for Graphene Devices and 2D Systems w szkolnych laboratoriach Microsystems Technology Laboratories ma jeszcze większy plan dotyczący tej technologii .

„A co by było, gdybyśmy mogli opracować systemy elektroniczne, które owijamy wokół mostu lub pokrywamy całą autostradę lub ściany naszego biura i wprowadzamy inteligencję elektroniczną do wszystkiego wokół nas? Jak zapewniasz energię dla tej elektroniki?

„Wymyśliliśmy nowy sposób zasilania systemów elektronicznych przyszłości - poprzez zbieranie energii Wi-Fi w sposób, który można łatwo zintegrować na dużych obszarach - aby zapewnić inteligencję każdemu obiektowi wokół nas”.


Obejrzyj wideo: Co by było, gdybyś musiał zostać w domu przez miesiąc (Może 2022).