Вчені створюють надто тонкий «лист», який може зарядити наші телефони, збираючи Wi-Fi з повітря

Всі Новини
Головна Всі новини Науковці створюють надто тонкий «лист», який може зарядити наші телефони, збираючи Wi-Fi ...
  • Усі новини
  • Наука

Вчені створюють надто тонкий «лист», який може зарядити наші телефони, збираючи Wi-Fi з повітря

До мережі хороших новин - 29 січня 2019 року
Крістін Данилофф / MIT News

Перетворення Wi-Fi сигналів в електрику за допомогою нових 2-D матеріалів
Пристрій, виготовлений з гнучких, недорогих матеріалів, може забезпечити електроніку великої площі, носіння, медичні пристрої тощо.
Автор Роб Метсон
Новини MIT

Уявіть собі світ, де смартфони, ноутбуки, носіння та інша електроніка працюють без акумуляторів. Дослідники з MIT та інших країн зробили крок у цьому напрямку, першим повністю гнучким пристроєм, який може перетворити енергію з сигналів WiFi в електрику, яка може живити нашу електроніку.

Пристрої, що перетворюють електромагнітні хвилі змінного струму в електричну енергію постійного струму, відомі як «ретенції». У нещодавно опублікованому дослідженні, яке з'являється в Природа,дослідники демонструють новий вид прямокутників, який використовує гнучку радіочастотну антену, яка фіксує електромагнітні хвилі - включаючи ті, що несуть WiFi - як форми хвилі змінного струму.

Потім антену підключають до нового пристрою, виготовленого з двовимірного напівпровідника товщиною лише кілька атомів. Сигнал змінного струму потрапляє в напівпровідник, який перетворює його в напругу постійного струму, яке може бути використане для живлення електронних схем або підзарядки акумуляторів.

ПОВ'ЯЗАНІ: Хірурги успішно імплантують перше у світі ребро на 3D-друку - і вони планують робити ще більше у майбутньому

Таким чином, пристрій без акумулятора пасивно захоплює і перетворює всюдисущі сигнали WiFi в корисні постійного струму. Більше того, пристрій є гнучким і його можна виготовити в процесі катання на рулонах для покриття дуже великих площ.

Роберто де Вінченцо

'Що робити, якщо ми могли б розробити електронні системи, які ми обмотуємо навколо мосту, або покриємо цілу шосе, або стіни нашого офісу та передамо електронну розвідку до всього, що навколо нас? Як ви забезпечуєте енергією для цієї електроніки? ' каже співавтор паперу Томаш Паласіос, професор кафедри електротехніки та обчислювальної техніки на MIT.

'Ми придумали новий спосіб живлення електронних систем майбутнього - збираючи енергію WiFi таким чином, який легко інтегрується у великих районах, - щоб донести інтелект до кожного об'єкта навколо нас'.

В експериментах пристрій дослідників може виробляти близько 40 мікроватт потужності при впливі типових рівнів потужності сигналів WiFi (близько 150 мкВт). Це більш ніж достатня потужність, щоб засвітити світлодіод або привести силіконові мікросхеми.

ПОГЛЯД: Окуляри смарт-підписів дозволяють учасникам глухої аудиторії безпосередньо дивитися виконавців театру в прямому ефірі

Перспективними ранніми заявками на запропоновану ретенцію є включення гнучкої та носної електроніки, медичних пристроїв та датчиків для 'Інтернету речей'. Наприклад, гнучкі смартфони - це гарячий новий ринок для великих технологічних фірм.

Іншим можливим додатком є ​​живлення передачі даних імплантованих медичних пристроїв, - каже співавтор Хесус Граяль, науковий співробітник Мадридського технічного університету. Наприклад, дослідники починають розробляти таблетки, які пацієнти можуть ковтати і передавати дані про стан здоров’я на комп’ютер для діагностики.

'В ідеалі ви не хочете використовувати батареї для живлення цих систем, тому що якщо вони просочуються літієм, пацієнт може померти', - говорить Граджал. 'Набагато краще забирати енергію з навколишнього середовища, щоб живити ці маленькі лабораторії всередині тіла та передавати дані зовнішнім комп'ютерам'.

БІЛЬШЕ: Підводний робот щойно доставив 100 000 теплостійких дитячих коралів до Великого бар'єрного рифу

Усі реквізити покладаються на компонент, відомий як 'випрямляч', який перетворює вхідний сигнал змінного струму в постійний струм. Традиційні ректенси для випрямляча використовують арсенід кремнію або галію. Ці матеріали можуть охоплювати смугу WiFi, але вони жорсткі. І хоча використання цих матеріалів для виготовлення невеликих пристроїв є відносно недорогим, використання їх для покриття величезних площ, таких як поверхні будівель і стін, було б невигідним. Дослідники вже давно намагаються виправити ці проблеми. Але небагато гнучких ректенів, про які повідомлялося дотепер, працюють на низьких частотах і не можуть сприймати та перетворювати сигнали на частотах гігагерців, де є більшість відповідних сигналів стільникового телефону та WiFi.

Для побудови свого випрямляча дослідники використали новий 2-D матеріал під назвою дисульфід молібдену (MoS2), який завтовшки в три атоми є одним з найтонших напівпровідників у світі. Роблячи це, команда використовувала особливу поведінку MoS2: Піддаючись дії певних хімічних речовин, атоми матеріалу переставляють таким чином, що діють як перемикач, змушуючи фазовий перехід від напівпровідника до металевого матеріалу. Отримана структура відома як діод Шоткі, який є стиком напівпровідника з металом.

'Впровадивши MoS2 у 2-D напівпровідниково-металевий фазовий перехід, ми створили атомічно тонкий ультрашвидкий діод Шотткі, який одночасно зводить до мінімуму опір ряду і паразитарну ємність', - каже перший автор і EECS postdoc Сю Чжан.

ПОГЛЯД: 'Це не зовсім костюм мурашника', але дослідники дізнаються, як зменшити об'єкти до 1000-го їх оригінального розміру

Паразитна ємність - неминуча ситуація в електроніці, де певні матеріали зберігають невеликий електричний заряд, що сповільнює ланцюг. Таким чином, нижча ємність означає більш високі швидкості випрямляча та більш високі робочі частоти. Паразитна ємність діода Шоткі дослідників на порядок менша, ніж сучасні гнучкі випрямлячі, тому вона набагато швидша при перетворенні сигналу і дозволяє йому фіксувати та перетворювати до 10 гігагерц бездротових сигналів.

'Така конструкція дозволила повністю гнучким пристроєм, який досить швидко охоплює більшість радіочастотних смуг, що використовуються нашою щоденною електронікою, включаючи WiFi, Bluetooth, стільниковий LTE та багато інших', - говорить Чжан.

Програма, що повідомляється, надає креслення для інших гнучких пристроїв Wi-Fi до електрики із значним виходом та ефективністю. Максимальна ефективність виходу для поточного пристрою становить 40%, залежно від вхідної потужності WiFi. При типовому рівні потужності WiFi енергоефективність випрямляча MoS2 становить близько 30%. Для довідки, сьогоднішні рецензи, виготовлені з жорсткого, дорожчого арсеніду кремнію або галію, досягають приблизно від 50 до 60%.

Зараз команда планує побудувати більш складні системи та підвищити ефективність.

Передруковано з дозволу MIT News

бути глибоко коханим кимось дає тобі сили, а любити когось глибоко дає сміливість.

Підсилюйте позитивність, поділяючи добрі новини на соціальні медіа

Coffee Cup

Хочете ранкового пориву добрих новин?


  • МЕТИ
  • Інтернет
  • Енергія
  • Технологія
  • Електрика
  • Мобільні телефони
Хороші новини мережі

Рекомендований продукт

16 грудня 2018 р. Блог засновників

Виберіть свої новини

Виберіть свої новини Виберіть категорію Гарні переговори Добре життя Хороший бізнес Гарне здоров'я GNN Podcast Всі новини США Світові натхнення Тварини сміються Добрі Герої Землі Діти Засновники Самопоміч Блог Наука Здоров'я І Дозвілля Знаменитості Спортивна релігія Відгуки Вдома Бізнес Найкращі відео Español Хороші укуси цього дня В історії цитата дня 13 березня 2018 р. Блог засновників