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

Poznáme prvých držiteľov vedeckých cien ESET Science Award

19.10.2019 16:28

Ocenenie výnimočných vedcov ESET Science Award pozná svojich prvých laureátov. Vybrala ich medzinárodná komisia na základe náročného hodnotiaceho procesu. V kategórii Výnimočná osobnosť slovenskej ved ...

Výskum

Vedci prekonali ďalšiu prekážku na ceste k umelej očnej sietnici

17.10.2019 00:10

Vedci už viac ako 10 rokov pracujú na vytvorení umelej sietnice, ktorá by umožnila nevidiacim znova vidieť. Teraz výskumníci zo Stanfordovej univerzity možno našli riešenie jedného z najväčších probl ...

Výskum

Robot Archimedes disponuje obratnosťou a silou, ale vie byť aj jemný

16.10.2019 00:15

Vlani sa výskumníci z Nanyang Technological University (NTU) v Singapure pochválili robotom, ktorý dokáže poskladať stoličku IKEA. Ten istý tím stojí za spin-off spoločnosťou NTU Eureka Robotics, ktor ...

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

Brother_300x600

Najnovšie videá

SlovakiaTech 2019
MANDAYIT 2019