מחקר

האם נוכל אי פעם לטעון את הטלפון מ אותות Wi-Fi?

העיניים שלנו מונחות רק על פס צר.אורכי גל אפשריים של קרינה אלקטרומגנטית, על 390-700 ננומטרים. אם אתה יכול לראות את העולם באורכי גל שונים, היית יודע כי באזור עירוני אתה מואר אפילו בקרינה חשוכה אינפרא אדום, מיקרוגל גלי רדיו בכל מקום. חלק מהקרינה האלקטרומגנטית מהסביבה נפלט על ידי חפצים המפזרים את האלקטרונים שלהם בכל מקום, וחלק נושא אותות רדיו ואיתותי Wi-Fi המונחים ביסוד מערכות התקשורת שלנו. כל הקרינה הזאת נושאת גם אנרגיה.

מה אם נוכל להשתמש באנרגיה של גלים אלקטרומגנטיים?

חוקרים מהטכנולוגיה של מסצ'וסטסהמכון הציג מחקר שהופיע בכתב העת Nature, אשר תיאר בפירוט כיצד להתחיל את היישום המעשי של מטרה זו. הם פיתחו את המכשיר הראשון במלואו bendable שיכול להמיר אנרגיה מ אותות Wi-Fi כדי DC שמיש חשמל.

כל מכשיר שיכול להמיראותות AC (AC) לזרם ישיר (DC), הנקראים רקטלים: אנטנה מתקנת. האנטנה קולטת קרינה אלקטרומגנטית וממירה אותה לסירוגין. לאחר מכן הוא עובר דיודה הממיר אותו זרם ישיר לשימוש במעגלים חשמליים.

רקטני הוצע לראשונה בשנות השישיםאפילו נהג להדגים את המודל של מסוק המופעל על ידי מיקרוגלים, ב -1964 על ידי הממציא ויליאם בראון. בשלב זה, הפוטוריסטים כבר חלמו על שידור אלחוטי של אנרגיה על פני מרחקים ארוכים ואפילו שימוש של רקטילה כדי לאסוף אנרגיה סולארית קוסמית מלוויינים ולהעביר לכדור הארץ.

אופטי

כיום, טכנולוגיות חדשות לעבוד בננומטריהלאפשר הרבה חדש. בשנת 2015, חוקרים מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה אספו את המוט האופטי הראשון המסוגל לטפל בתדרים גבוהים בספקטרום הגלוי מננו-צינורות פחמן.

עד כה, אלה rectanas אופטי חדש ישיש יעילות נמוכה, כ 0.1 אחוז, ולכן לא יכול להתחרות עם היעילות הגוברת של פנלים סולאריים פוטו. אבל הם הגבול התיאורטי עבור תאים סולאריים המבוססים rectenna הוא כנראה גבוה מגבול השוקלים-Kyussera עבור תאים סולאריים, ועשוי להגיע ל -100% כאשר אור הפליטה של ​​תדר מסוים. זה עושה שידור אלחוטי יעיל.

מוצר חדש מיוצר על ידי MIT,מנצל אנטנת RF גמישה שיכולה ללכוד אורכי גל הקשורים אותות Wi-Fi להמיר אותם לסירוגין הנוכחי. לאחר מכן, במקום דיודה המסורתית כדי להמיר את הנוכחי לתוך אחד קבוע, המכשיר החדש משתמש מוליך "דו מימדי", רק כמה אטומים עבה, יצירת מתח זה יכול לשמש חשמל ללבוש התקנים, חיישנים, מכשירים רפואיים או אלקטרוניקה שטח גדול.

חדש rectennes מורכב כזה "דו מימדי" (2D)חומרים - דיסולפיד מוליבדן (MoS2), אשר רק שלושה אטומים עבים. אחד המאפיינים המדהימים שלה הוא צמצום הקיבול הטפילי - הנטייה של חומרים במעגלים חשמליים לשמש קבלים המחזיקים כמות מסוימת של תשלום. ב אלקטרוניקה dc, זה עשוי להגביל את המהירות של ממירים האות ואת היכולת של התקנים להגיב תדרים גבוהים. לרקטיבן חדש של דיסולפיד מוליבדן יש קיבול טפילי בסדר גודל נמוך יותר מאלו שפותחו עד כה, המאפשר למכשיר ללכוד אותות עד 10 GHz, כולל בטווח של מכשירי Wi-Fi אופייניים.

מערכת כזו תהיה פחות בעיותעם סוללות: מחזור החיים שלה יהיה הרבה יותר זמן, מכשירים חשמליים יהיה מחויב מקרינה הסביבה ולא יהיה צורך להיפטר הרכיבים, כמו במקרה של סוללות.

"מה אם נוכל לפתח אלקטרוניתמערכות שיתעטפו סביב הגשר או שנכסה את כל הכביש המהיר, את קירות המשרד שלנו, ונספק מידע אלקטרוני לכל מה שמקיף אותנו? איך תשלימו את כל האלקטרוניקה הזו? ", שואל המחבר המשותף תומאס פלאסיוס, פרופסור להנדסת חשמל ומדעי המחשב ב- MIT, פלאים. "באנו עם דרך חדשה לשלטון את המערכות האלקטרוניות של העתיד".

השימוש בחומרים דו-ממדיים מאפשר זוללייצר אלקטרוניקה גמישה, אשר פוטנציאל לאפשר לנו למקם אותו על שטחים גדולים כדי לאסוף קרינה. מכשירים גמישים יכול להיות מצויד במוזיאון או משטח הכביש, וזה יהיה הרבה יותר זול מאשר באמצעות rectenna מן הסיליקון המסורתי או גליום arsenide מוליכים למחצה.

האם ניתן לטעון את הטלפון שלי באמצעות אותות Wi-Fi?

למרבה הצער, אפשרות זו נראית מאודלא סביר, אם כי במשך השנים את הנושא של "אנרגיה חופשית" כבר לרמות אנשים שוב ושוב. הבעיה היא צפיפות האנרגיה של האותות. העוצמה המקסימלית שנקודת גישה מסוג Wi-Fi יכולה להשתמש בה ללא רישיון שידור מיוחד היא בדרך כלל 100 מילי-וואט (mW). אלה 100 mW נפלטו לכל הכיוונים, מתפשטים על פני השטח של כדור, שבמרכזו נקודת גישה.

גם אם הטלפון הנייד שלך אספה את כלכוח זה הוא 100% יעיל, זה עדיין ייקח ימים עבור iPhone כדי לטעון את הסוללה, ואת השטח הקטן של הטלפון ואת המרחק לנקודת גישה היה ברצינות להגביל את כמות האנרגיה שהוא יכול לאסוף מן האותות האלה. המכשיר החדש MIT יוכל ללכוד כ 40 microwatts של אנרגיה כאשר נחשף לצפיפות Wi-Fi טיפוסית של 150 microwatts: לא מספיק כדי כוח iPhone, אבל מספיק עבור תצוגה פשוטה או חיישן אלחוטי מרחוק.

מסיבה זו, זה הרבה יותר סבירטעינה אלחוטית עבור גאדג 'טים גדולים יותר יסתמך על טעינה אינדוקציה, אשר כבר מסוגל כוח התקנים עד מטר משם אם אין שום דבר בין המטען האלחוטי לבין האובייקט של הטעינה.

עם זאת, האנרגיה סביב תדר רדיויכול לשמש כוח סוגים מסוימים של מכשירים - איך אתה חושב רדיו המועצות עבד? ו הקרובה "האינטרנט של דברים" בהחלט להשתמש אלה מודלים כוח. זה נשאר רק כדי ליצור חיישנים עם צריכת חשמל נמוכה.

מחברם של היצירה, ישו גראזל מהטכניוןאוניברסיטת מדריד רואה שימוש פוטנציאלי במכשירים רפואיים מושתלים: גלולה שהחולה יכול לבלוע תעביר נתונים בריאותיים למחשב אבחון. "באופן אידיאלי, לא הייתי רוצה להשתמש בסוללות כדי להפעיל מערכות כאלה, כי אם הם מתגעגעים ליתיום, החולה עלול למות", אומר גראז'אל "זה הרבה יותר טוב כדי לאסוף אנרגיה מהסביבה כדי כוח אלה מעבדות קטנות בתוך הגוף ולהעביר נתונים למחשבים חיצוניים."

ביצועי המכשיר הנוכחייםהוא כ 30-40% לעומת 50-60% עבור rectenn המסורתית. יחד עם מושגים כאלה כמו piezoelectricity (חומרים המייצרים חשמל במהלך דחיסה פיזית או מתח), חשמל שנוצר על ידי חיידקים ואת החום של הסביבה, חשמל "אלחוטי" עשוי להפוך להיות אחד ממקורות הכוח עבור המיקרואלקטרוניקה בעתיד.

אני מקווה שאתה לא כועסת כי שיטה זו של טעינה עבור טלפונים אינו מתאים? ספר לנו בצ'אט שלנו בטלגרם.