Image
8.2.2019 3 Comments

Rectenna: Elektrina získaná zo signálu Wi-Fi by mohla napájať prenosnú elektroniku, smartfóny či implantáty

Predstavte si, že by váš smartfón, notebook, nositeľná či iná elektronika nepotrebovali na napájanie batériu. Výskumníci z Massachusettskej technologickej univerzity uskutočnili krok týmto smerom. Vyvíjajú zariadenie, ktoré dokáže konvertovať energiu zo signálov Wi-Fi na elektrickú energiu, ktorá by mohla napájať elektroniku. Zariadenie premieňajúce AC elektromagnetické vlny na elektrickú energiu je známe ako „rectenna“ (rectifying antenna – usmerňovacia anténa).

Výskumníci opísali nový druh rectenny v štúdii uverejnenej v časopise Nature. Ide o flexibilnú rádiofrekvenčnú anténu, ktorá zachytáva elektromagnetické vlny vrátane tých, ktoré prenášajú signály Wi-Fi. Anténa je potom pripojená k novému zariadeniu vyrobenému z dvojrozmerného polovodiča s hrúbkou len niekoľkých atómov. Polovodič konvertuje signál na jednosmerný prúd, ktorý by sa dal použiť na napájanie elektronických obvodov alebo na nabíjanie batérií.

Aplikácia navrhovanej rectenny zahŕňa napájanie flexibilnej a prenosnej elektroniky, zdravotníckych pomôcok a senzorov pre internet vecí. Horúcim novým trhom pre ňu sú napríklad ohybné smartfóny. V experimentoch výskumných pracovníkov zariadenie vyprodukovalo približne 40 mikrowattov energie, ak bolo vystavené typickému vysielaciemu výkonu Wi-Fi (okolo 150 mikrowattov).

Ak sa bude energia akumulovať napríklad v kondenzátore, na napájanie úsporných čipov, ktoré budú väčšinu času v hibernácii, by to mohlo stačiť. Ďalšia možná aplikácia je napájanie dátovej komunikácie implantovateľných lekárskych zariadení. Na napájanie takýchto systémov nie je vhodné používať batérie, pretože lítium uniknuté z nich by mohlo spôsobiť pacientovu smrť.

Dôležitý komponent rectenny je „usmerňovač“ (rectifier), ktorý konvertuje vstupný signál AC na jednosmerný prúd. Niektoré flexibilné rectenny však fungujú na nízkych frekvenciách a nemôžu zachytiť a konvertovať signály v gigahertzových frekvenciách, ako sú signály mobilných telefónov a Wi-Fi. Staršie rectenny používali ako usmerňovač kremík alebo arzenid gália. Tieto materiály síce môžu pokryť pásmo Wi-Fi, ale sú tuhé. Pomerne lacno sa z nich dajú vyrobiť malé zariadenia, ale pokryť nimi rozsiahle plochy by bolo nákladné.

Výskumníci z MIT preto použili pri stavbe svojho usmerňovača 2D materiál nazývaný disulfid molybdénu (MoS2), ktorý má hrúbku troch atómoch a je to jeden z najtenších polovodičov na svete. Keď je tento materiál vystavený určitým chemikáliám, jeho atómy sa usporiadajú spôsobom, ktorý funguje ako prepínač a vynúti fázový prechod z polovodiča na kovový materiál. Výsledná štruktúra je známa ako Schottkyho dióda, ktorá je spojením polovodiča s kovom. Takéto zariadenie dokáže meniť na jednosmerný prúd rádiové frekvencie s rozsahom až do 10 GHz.

Maximálna výkonová efektivita súčasného zariadenia je v závislosti od výkonu Wi-Fi vstupu okolo 30 až 40 percent. Na porovnanie, veľké experimentálne rectenny vyrobené z tuhého a drahšieho kremíka alebo arzenidu gália dosahujú účinnosť okolo 50 až 60 percent. Výskumný tím chce teraz budovať komplexnejšie systémy a zvyšovať efektivitu.

Zdroj: news.mit.edu.

Zobrazit Galériu
Autor: Redakcia

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Výskum

Futuristická bunda Black Squid napodobňuje farbu meniacu pokožku chobotnice

22.08.2019 00:20

Chobotnice patria medzi málo zvierat na svete, ktoré sú schopné zmeniť farbu pokožky v mihnutí oka. Pozoruhodná transformácia im pomáha maskovať sa v prostredí, aby sa stali takmer neviditeľnými a zo ...

Výskum 1

ResTORbio: Liek proti starnutiu je už takmer za rohom

22.08.2019 00:15

Už v roku 1999 US Food and Drug Administration schválila rapamycín ako imunosupresívum, ktorý slúžil na to, aby sa zabránilo odmietnutiu transplantovaných orgánov. Vedci neskôr zistili, že látka zárov ...

Výskum

Nanočastice zachytávajúce svetlo obmedzia vypúšťanie obrovského množstva emisií skleníkových plynov

21.08.2019 00:00

Syzygy Plasmonics, spinout spoločnosť Rice University, získala 6 miliónov dolárov na výrobu čistejšej formy vodíka pomocou nového typu fotokatalyzátora. Výroba chemikálií vytvára obrovské množstvo emi ...

q

3 Comments

  1. Kolko 40microwatt? reakcia na: Rectenna: Elektrina získaná zo signálu Wi-Fi by mohla napájať prenosnú elektroniku, smartfóny či implantáty
    18.2.2019 22:02
    No predsa maaaalo :)

    Ked vasa 20W usb-c nabijacka naladuje telefon tak za 2 hodiny, 40uW na to bude potrebovat 57 rokov :)

    Ale aj tak to nieje hlupa technologia. Na rozdiel od baterie toto moze "vecne" napajat nejake nenarocne senzory, ktore 1-2 krat denne poslu data. Mozno aj v tele, tak ako to je v clanku.

    Ale nijaky smartfon ci ina bezna elektronika si s tym urcite nevystaci.
    Reagovať
  2. radio reakcia na: Rectenna: Elektrina získaná zo signálu Wi-Fi by mohla napájať prenosnú elektroniku, smartfóny či implantáty
    8.2.2019 18:02
    nechceli nahodou convertovat aj radiove vlny. Nejak sa o tom prestalo pisat, asi to nebolo az tak efektivne. Inak keby to vyslo bol by to urcite prelom...
    Reagovať
    • RE: radio reakcia na: radio
      11.2.2019 16:02
      Este donedavna bol trend ze elektromagneticke ziarenie na nas dokazatelne neblaho vplyva a mali by sme ho obmedzovat a teraz bude ze poriadne tomu vypec nech mame stavu :) A co v lese alebo na miestach kde nebude wifi takej intenzity alebo vobec, ludia s medicinskymi implantatmi exnu ked sa vzdialia od signalu laebo budu vlacit ziarice so sebou?
      Reagovať

Vyhľadávanie

eFocus_2019

Najnovšie videá