cercetare

Vom putea vreodată să percepem telefonul prin semnale Wi-Fi?

Ochii noștri sunt fixați doar pe o bandă îngustă.posibilele lungimi de undă ale radiației electromagnetice, de aproximativ 390-700 nanometri. Dacă ați putea vedea lumea la diferite lungimi de undă, ați ști că într-o zonă urbană sunteți chiar luminat în întuneric - radiația infraroșie, microundele și undele radio de pretutindeni. O parte din această radiație electromagnetică din mediul înconjurător este emisă de obiecte care își împrăștie electronii peste tot și o parte poartă semnale radio și semnale Wi-Fi care stau la baza sistemelor noastre de comunicații. Toate aceste radiații poartă și energie.

Dacă am putea folosi energia undelor electromagnetice?

Cercetători din tehnologia MassachusettsInstitutul a prezentat un studiu care a apărut în revista Nature, care a descris în detaliu cum să înceapă implementarea practică a acestui obiectiv. Ei au dezvoltat primul dispozitiv complet bendabil care convertește energia de la semnalele Wi-Fi la energia electrică utilizabilă.

Orice dispozitiv care poate convertiSemnalele AC (AC) la curent continuu (DC), numite rectale: antena rectificatoare. Antena preia radiațiile electromagnetice, transformându-le în curent alternativ. Apoi trece printr-o diodă care o convertește la curent continuu pentru utilizarea în circuitele electrice.

Rektenny au fost propuse pentru prima dată în anii 1960 șichiar folosit pentru a demonstra modelul unui elicopter alimentat de microunde, în 1964 de către inventatorul William Brown. În acest stadiu, futuristii au visat deja de transmisia fără fir a energiei pe distanțe lungi și chiar de rectilla pentru a colecta energia solară cosmică de la sateliți și a transmite pe Pământ.

Optic rectenna

Astăzi, noile tehnologii funcționează la scară nanometricăpermiteți o mulțime de noi. În 2015, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Georgia au colectat prima rectenă optică capabilă să manipuleze frecvențe înalte în spectrul vizibil din nanotuburile de carbon.

Până acum, aceste noi recente de optică auau o eficiență scăzută, de aproximativ 0,1% și, prin urmare, nu pot concura cu eficiența crescândă a panourilor solare fotovoltaice. Dar limita teoretică pentru celulele solare recente este probabil mai mare decât limita Shockley-Kusser pentru celulele solare și poate ajunge la 100% când este iluminată cu radiații de o anumită frecvență. Acest lucru face posibilă transmisia wireless eficientă.

O nouă piesă de dispozitiv produsă de MIT,profită de o antenă RF flexibilă care poate capta lungimile de undă asociate cu semnalele Wi-Fi și le poate converti la curent alternativ. Apoi, în loc de dioda tradițională pentru a converti acest curent într-unul constant, noul dispozitiv utilizează un semiconductor "bidimensional", cu doar câteva atomi groși, creând o tensiune care poate fi utilizată pentru a alimenta dispozitive, senzori, dispozitive medicale sau electronice de mari dimensiuni.

Recentele noi constau în astfel de "două-dimensionale" (2D)materiale - disulfură de molibden (MoS2), care are doar trei atomi grosime. Una dintre proprietățile sale remarcabile este reducerea capacității parazitare - tendința materialelor în circuitele electrice de a acționa ca condensatori care dețin o anumită cantitate de încărcare. În electronica dc, acest lucru poate limita viteza convertizoarelor de semnal și capacitatea dispozitivelor de a răspunde frecvențelor înalte. Noile rectibene de disulfură de molibden au o capacitate parazită cu un ordin de mărime mai mică decât cele dezvoltate până acum, ceea ce permite dispozitivului să capteze semnale de până la 10 GHz, inclusiv în gama de dispozitive tipice Wi-Fi.

Un astfel de sistem ar avea mai puține problemecu baterii: ciclul său de viață ar fi mult mai lung, dispozitivele electrice ar fi încărcate de la radiațiile ambientale și nu ar fi nevoie de eliminarea componentelor, ca în cazul bateriilor.

"Și dacă am putea dezvolta electronicesisteme care se vor înfășura în jurul podului sau pe care le vom acoperi întreaga autostradă, pereții biroului nostru și vom da inteligență electronică tuturor lucrurilor care ne înconjoară? Cum vă veți conduce toate aceste electronice? ", Solicită coautor Thomas Palacios, profesor de inginerie electrică și informatică la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. "Am venit cu un nou mod de a conduce sistemele electronice ale viitorului".

Utilizarea materialelor 2D permite utilizarea ieftinăproduce electronice flexibile, care ne permit să-l plasăm pe suprafețe mari pentru a colecta radiații. Dispozitivele flexibile ar putea fi echipate cu un muzeu sau o suprafață a drumului și ar fi mult mai ieftin decât utilizarea recentelor din semiconductorii tradiționali de siliciu sau arsenid de galiu.

Pot încărca telefonul meu prin semnale Wi-Fi?

Din păcate, această opțiune pare extremăimprobabil, deși, de-a lungul anilor, tema "energiei libere" a păcălit oamenii mereu. Problema este densitatea energetică a semnalelor. Puterea maximă pe care o poate utiliza un punct de acces Wi-Fi fără o licență specială de emisie este de obicei 100 milliwați (mW). Aceste 100 mW sunt emise în toate direcțiile, răspândind peste suprafața sferei, în centrul căruia este un punct de acces.

Chiar dacă telefonul dvs. mobil a colectat toateaceastă putere este de 100% eficientă, ar dura încă câteva zile pentru ca iPhone să încarce bateria, iar zona mică a telefonului și distanța față de punctul de acces ar limita în mod serios cantitatea de energie pe care ar putea să o colecteze de la aceste semnale. Noul dispozitiv MIT va capta aproximativ 40 de microwatt-uri de energie atunci când este expus la o densitate tipică Wi-Fi de 150 micronate: nu este suficientă pentru alimentarea iPhone-ului, dar suficientă pentru un afișaj simplu sau pentru un senzor fără fir de la distanță.

Din acest motiv, este mult mai probabil ca astaîncărcarea fără fir a dispozitivelor mai mari se va baza pe încărcarea prin inducție, care poate deja să alimenteze dispozitivele de până la un metru distanță dacă nu există nimic între încărcătorul fără fir și obiectul de încărcare.

Cu toate acestea, energia din jurul frecvenței radiopoate fi folosit pentru alimentarea anumitor tipuri de dispozitive - cum credeți că radiourile sovietice au funcționat? Și viitorul "Internet al lucrurilor" va folosi cu siguranță aceste modele de putere. Ramane doar sa creezi senzori cu consum redus de energie.

Co-autor al lucrării, Isus Grazhal de la TehnicUniversitatea din Madrid vede utilizarea potențială în dispozitivele medicale implantabile: o pastilă pe care un pacient o poate înghiți va transfera datele de sănătate înapoi la un computer de diagnosticare. "În mod ideal, nu aș vrea să folosesc baterii pentru alimentarea unor astfel de sisteme, deoarece dacă le lipsește, pacientul ar putea muri", spune Grazhal. "Este mult mai bine să colectăm energie din mediul înconjurător pentru a alimenta aceste laboratoare mici în interiorul corpului și a transfera date către computerele externe".

Performanța curentă a dispozitivuluieste de aproximativ 30-40% comparativ cu 50-60% pentru recentele tradiționale. Împreună cu astfel de concepte precum piezoelectricitatea (materialele care generează energie electrică în timpul compresiei sau tensiunii fizice), energia electrică generată de bacterii și căldura mediului, electricitatea "fără fir" poate deveni una dintre sursele de energie pentru viitoarea microelectronică.

Sper că nu sunteți supărat că această metodă de încărcare pentru telefoane nu este potrivită? Spune-ne în chat-ul nostru în Telegramă.

Notificare Facebook pentru UE! Trebuie să vă autentificați pentru a vizualiza și posta comentarii FB!