Если мы когда-нибудь зарядить телефон от Wi-Fi сигналов?

Наши глаза настроены только на узкий диапазон возможных длин волн электромагнитного излучения, о 390-700 Нм. Если вы хотите видеть мир на разных длинах волн, то знали бы, что в Городском районе вы горит даже в темноте — везде инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Часть этого электромагнитного излучения в окружающую среду излучается от объектов, которые разбрасывают везде свои электроны, и часть передачи радиосигнала и Wi-Fi сигналов, которые являются основой наших систем связи. Все это излучение несет энергию.

Что если бы мы могли использовать энергию электромагнитных волн?

Исследователи из Массачусетского технологического института представили исследовании, опубликованном в журнале Nature, где он описан, как приступили к практической реализации этой цели. Они разработали первый полностью гибкое устройство, которое может преобразовать энергию от Wi-Fi сигналов в полезный электрический ток.

Любое устройство, которое может преобразовать сигналов переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), называется rectennas: выпрямления антенна (выпрямительные антенны). Антенна улавливает электромагнитное излучение, преобразовывая его в переменный ток. Затем она проходит через диод, который преобразует его в постоянный ток для использования в электрических цепях.

Впервые rectenna была предложена в 1960-х годах и даже использовать для демонстрации модели вертолет оснащен микроволновой печью, изобретатель 1964 Уильям Браун. На данном этапе, футуристы мечтали о беспроводной передачи электроэнергии на дальние расстояния и даже использовать recten для сбора солнечной энергии на спутников и передачи на Землю.

Оптические rectenna

Сегодня, новые технологии в наноразмерных включить много новых вещей. В 2015 году исследователи из Технологического института Джорджии собрала первый оптический rectenna, способных справиться с высоких частотах в видимой области спектра из углеродных нанотрубок.

Хотя эти новые оптические rectenna имеют низкий КПД, около 0,1%, и, следовательно, не может конкурировать с растущей эффективности фотоэлектрических солнечных панелей. Но теоретический предел для солнечных элементов на основе точ, вероятно, выше, чем предел Шокли-Kusser для солнечных батарей, и может достигать 100% при освещении излучением определенной частоты. Это дает возможность эффективной беспроводной передачи энергии.

Новая часть прибора МИТ использует гибкие радиочастотные антенны, которые могут захватить длинах волн, связанные с Wi-Fi сигналы и преобразует их в переменный ток. Затем, вместо традиционного диода для преобразования его в постоянный, новое устройство использует «двумерный» полупроводника толщиной всего в несколько атомов, создавая напряжение, которое может быть использовано для питания носимых устройств, датчиков, изделиями медицинской техники или электроники большой площади.

Новый rectenna состоять из таких «двумерные» (2Д) материала — дисульфида молибдена (MoS2), толщина которого составляет всего три атома. Одним из его замечательных свойств является снижение паразитной емкости — склонность материалов в электрических цепях в качестве конденсаторов, которые держат определенное количество заряда. В электронике, ДК может ограничивать скорость преобразователей сигналов и способность устройства реагировать на высокие частоты. Новый rectenna дисульфида молибдена имеют паразитную емкость на порядок ниже тех, которые были разработаны на сегодняшний день, которая позволяет устройству для захвата сигналов до 10 ГГц, в том числе в диапазоне типичном Wi-Fi устройств.

В такой системе, было бы меньше проблем, связанных с аккумуляторов: свой жизненный цикл гораздо длиннее электрическое устройство заряжается от фонового излучения не обязательно утилизировать компоненты, как и в случае с батареями.

«Что, если мы могли бы развивать электронные системы, которые обертывают вокруг моста или который будет охватывать весь багажник, в стенах нашего офиса, и обеспечить радиотехнической разведки ко всему, что нас окружает? Как вы будете обеспечивать энергию для всей этой электроники?», просит соавтор Томас Паласиос, профессор электротехники и компьютерных наук в Массачусетском технологическом институте. «Мы изобрели новый способ электронных энергетических систем будущего».

Использование 2D материалов позволяет дешево производить гибкую электронику, которая потенциально позволит нам разместить его на большой площади для сбора излучения. Гибкие устройства можно оборудовать музей или дорожного покрытия, и это будет намного дешевле, чем через rectenna традиционных полупроводников кремния или арсенида галлия.

Можно ли зарядить телефон от Wi-Fi сигналов?

К сожалению, этот вариант кажется крайне маловероятным, хотя на протяжении многих лет темой «свободной энергии» обманывать снова и снова люди. Проблема-плотность энергии сигналов. Максимальная мощность, которая может быть использована в точку доступа Wi-Fi без специальной лицензии на вещание, обычно 100 милливатт (МВт). Эти 100 МВт, излучаемая во всех направлениях, распространяясь по поверхности сферы, центром которой является точка доступа.

Даже если ваш мобильный телефон собрал все это питания со 100% эффективностью для того чтобы поручить батареи iPhone еще потребуется дней, и небольшой участок телефоне и расстояние от точки доступа будет резко ограничить количество энергии, которую он может собрать из этих сигналов. Новое устройство от MIT может захватить около 40 милливат энергии при воздействии типичном Wi-Fi Интернет плотность при 150 милливатт: это не достаточно для питания iPhone, но для простой дисплей или пульт беспроводного датчика.

По этой причине, гораздо более вероятно, что беспроводная зарядка для больших гаджетов будет полагаться на индукционная зарядное устройство, который может привести в действие устройства на расстоянии в один метр, если между беспроводным зарядным устройством и возможностью зарядки ничего.

Однако окружающая энергия RF может быть использовано для питания некоторых типов устройств, вы думаете, был советским радио? И грядущий «Интернет вещей», безусловно, будем использовать эти модели питания. Осталось только для создания датчиков с низким энергопотреблением.

В соавторстве с Хесус Грахаль из Технического Университета Мадрида, видит возможные пути их использования в имплантируемых медицинских устройствах: таблетки, которые пациент может глотать, дать медицинскую информацию обратно на компьютер для диагностики. «В идеале я бы не хотел использовать аккумулятор для питания таких систем, потому что если они пропустят лития, пациент может умереть», — говорит Грааль. «Это гораздо лучше, чтобы собирать энергию из окружающей среды, чтобы накормить этих маленьких лабораторий внутри тела и передавать данные на внешние компьютеры».

Текущий КПД устройства составляет около 30-40% по сравнению с 50-60% для традиционных точ. Наряду с такими понятиями, как пьезоэлектричество (материалов, которые генерируют электричество с помощью физических сжатия или растяжения), электроэнергия, вырабатываемая бактериями и тепла в окружающую среду, «беспроводной» электроэнергии может стать одним из источников питания для микроэлектроники будущего.

admin
ales7474@mail.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *