изследване

Ще можем ли някога да зареждаме телефона от Wi-Fi сигнали?

Очите ни се поставят само на тясна ивица.възможни дължини на вълните на електромагнитно излъчване, около 390-700 нанометра. Ако можете да видите света на различни дължини на вълните, ще знаете, че в една градска зона сте дори осветени в тъмното - инфрачервена радиация, микровълни и радиовълни навсякъде. Част от това електромагнитно излъчване от околната среда се излъчва от обекти, които разпръскват електроните си навсякъде, а част носи радиосигнали и Wi-Fi сигнали, които са в основата на нашите комуникационни системи. Цялата тази радиация също носи енергия.

Ами ако можем да използваме енергията на електромагнитните вълни?

Изследователи от технологията на МасачузетсИнститутът представи проучване, което се появи в списанието Nature, в което подробно е описано как да започне практическата реализация на тази цел. Те разработиха първото напълно огъващо се устройство, което може да преобразува енергията от Wi-Fi сигналите в използваемо DC електричество.

Всяко устройство, което може да конвертираСигналите за променлив ток (AC) за постоянен ток (DC) се наричат ​​ректална: коригираща антена. Антената улавя електромагнитното излъчване, превръщайки я в променлив ток. След това преминава през диод, който го преобразува в постоянен ток за използване в електрически вериги.

Rektenny бяха предложени за първи път през 60-те идори използва за демонстрация на модел на хеликоптер, захранван от микровълни през 1964 г. от изобретателя Уилям Браун. На този етап футуристите вече са мечтали за безжично предаване на енергия на дълги разстояния и дори за използване на rectilla за събиране на слънчева енергия от спътници и прехвърляне на Земята.

Оптична ректална

Днес новите технологии работят в наномащабпозволи много нови. През 2015 г. изследователите от Технологичния институт в Джорджия събраха първата оптична ректална, способна да обработва високи честоти във видимия спектър от въглеродни нанотръби.

Досега тези нови оптични ректали иматимат ниска ефективност, около 0,1%, и следователно не могат да се конкурират с нарастващата ефективност на фотоволтаичните слънчеви панели. Но теоретичната граница за соларни клетки, базирани на правоъгълник, вероятно е по-висока от границата на Shockley-Kusser за слънчевите клетки и може да достигне 100%, когато е осветена с радиация с определена честота. Това прави възможно ефективното безжично предаване.

Ново устройство, произведено от MIT,се възползва от гъвкава радиочестотна антена, която може да улавя дължини на вълни, свързани с Wi-Fi сигнали и да ги преобразува в променлив ток. След това, вместо традиционния диод за превръщане на този ток в постоянен, новото устройство използва "двуизмерен" полупроводник, с дебелина само няколко атома, създавайки напрежение, което може да се използва за захранване на носещи устройства, сензори, медицински устройства или електроника с голяма площ.

Новите ректуми се състоят от такива "двуизмерни" (2D)материали - молибденов дисулфид (MoS2), който е с дебелина само три атома. Едно от забележителните му свойства е намаляването на паразитния капацитет - тенденцията на материалите в електрическите вериги да действат като кондензатори, задържащи определено количество заряд. В dc електрониката това може да ограничи скоростта на преобразувателите на сигнали и способността на устройствата да реагират на високи честоти. Новият ректибен от молибденов дисулфид има паразитен капацитет по-малък от този досега, което позволява на устройството да улавя сигнали до 10 GHz, включително в обхвата на типичните Wi-Fi устройства.

Такава система би имала по-малко проблемис батерии: неговият жизнен цикъл ще бъде много по-дълъг, електрическите устройства ще се зареждат от околна радиация и няма да има нужда да се изхвърлят компонентите, какъвто е случаят с батериите.

- Ами ако можем да разработим електронносистеми, които ще обгърнат моста или ще покрием цялата магистрала, стените на нашия офис и ще дадем електронно разузнаване на всичко, което ни заобикаля? Как ще осигуриш цялата тази електроника с енергия? ”, Пита съавтор Томас Паласиос, професор по електротехника и компютърни науки в Масачузетския технологичен институт. "Измислихме нов начин за захранване на електронните системи на бъдещето."

Използването на 2D материали позволява евтинопроизвежда гъвкава електроника, което ни позволява да го поставим на големи площи за събиране на радиация. Гъвкавите устройства биха могли да бъдат оборудвани с музей или пътна настилка и би било много по-евтино от използването на ректална от традиционните силиций или полупроводници от галиев арсенид.

Мога ли да зареждам телефона си чрез сигнали за Wi-Fi?

За съжаление, този вариант изглежда изключителномалко вероятно, макар през годините темата за „свободната енергия“ да заблуждава хората отново и отново. Проблемът е енергийната плътност на сигналите. Максималната мощност, която Wi-Fi точката за достъп може да използва без специален лиценз за излъчване, обикновено е 100 миливата (mW). Тези 100 mW се излъчват във всички посоки, разпространявайки се по повърхността на сферата, в центъра на която е точка за достъп.

Дори ако мобилният ви телефон събира всичкитази мощност е 100% ефективна, все още ще са нужни дни за зареждане на iPhone, а малката площ на телефона и разстоянието до точката за достъп сериозно ще ограничат количеството енергия, което може да събере от тези сигнали. Новото устройство MIT ще бъде в състояние да улови около 40 microwatts енергия, когато са изложени на типична Wi-Fi плътност от 150 microwatts: недостатъчно за захранване на iPhone, но достатъчно за един прост дисплей или отдалечен безжичен сензор.

Поради тази причина е много по-вероятно товаБезжичното зареждане за по-големи приспособления ще разчита на индукционно зареждане, което вече може да захранва устройствата на разстояние до един метър, ако няма нищо между безжичното зарядно устройство и обекта за зареждане.

Обаче околната радиочестотна енергияможе да се използва за захранване на определени типове устройства - как смятате, че са работили съветските радиостанции? А предстоящият "Интернет на нещата" определено ще използва тези силови модели. Остава само да се създадат сензори с ниска консумация на енергия.

Съавтор на произведението, Исус Grazhal от ТехническияМадридският университет вижда потенциална употреба в имплантируемите медицински устройства: хапче, което пациентът може да погълне, ще прехвърли здравните данни обратно на диагностичен компютър. "В идеалния случай не бих искал да използвам батерии за захранване на такива системи, защото ако им липсва литий, пациентът може да умре", казва Гражал. "Много по-добре е да събираме енергия от околната среда, за да захранваме тези малки лаборатории вътре в тялото и да прехвърляме данни на външни компютри."

Текуща производителност на устройствотое около 30-40% в сравнение с 50-60% за традиционния ректен. Заедно с такива понятия като пиезоелектричество (материали, които генерират електричество, когато са физически компресирани или разтеглени), електричеството, генерирано от бактерии и топлината на околната среда, „безжичното“ електричество може да се превърне в един от източниците на енергия за бъдещата микроелектроника.

Надявам се, че не сте разстроен, че този метод на зареждане на телефони не е подходящ? Разкажете ни в нашия чат в Telegram.