Els científics creen una làmina “fina” que podria carregar els nostres telèfons mitjançant la recol·lecció de wifi des de l’aire

Totes Les Notícies
Inici Totes les notícies Els científics científics creen un full de pàgina molt prim que podria carregar els nostres telèfons mitjançant la recol·lecció de Wifi ...
  • Totes les notícies
  • Ciència

Els científics creen una làmina “fina” que podria carregar els nostres telèfons mitjançant la recol·lecció de wifi des de l’aire

By Good News Network - 29 de gener de 2019
Christine Daniloff / Notícies del MIT

Converteix els senyals Wi-Fi a electricitat amb nous materials 2-D
Els dispositius fabricats amb materials flexibles i barats podrien alimentar aparells electrònics de gran superfície, indústries portables, dispositius mèdics i altres.
Escrit per Rob Matheson
Notícies del MIT

Imagineu-vos un món on telèfons intel·ligents, ordinadors portàtils, ordinadors portàtils i altres elements electrònics funcionin sense bateries. Investigadors del MIT i d’altres llocs han fet un pas en aquest sentit, amb el primer dispositiu totalment flexible que pot convertir l’energia dels senyals WiFi en electricitat que pot alimentar la nostra electrònica.

Els dispositius que converteixen les ones electromagnètiques de CA en electricitat de corrent continu es coneixen amb el nom de 'rectens'. En un estudi acabat de publicar que apareix a Naturalesa,els investigadors demostren un nou tipus de rectena que utilitza una antena de radiofreqüència (RF) flexible que capta les ones electromagnètiques (incloses les que porten WiFi) com a formes d’ona de CA.

L'antena es connecta aleshores a un nou dispositiu format per un semiconductor bidimensional de només uns quants àtoms de gruix. El senyal de CA viatja al semiconductor, el que el converteix en un voltatge de corrent continu que es podria utilitzar per alimentar circuits electrònics o recarregar bateries.

RELACIONATS: Els cirurgians implanten amb èxit la primera costella impresa en 3D, i planifiquen fer-ho encara més en el futur

D’aquesta manera, el dispositiu sense bateries capta i transforma de forma passiva els senyals WiFi omnipresents en una utilitat de corrent continu. A més, el dispositiu és flexible i es pot fabricar en un procés de rol a rodatge per cobrir àrees molt grans.

“Què passaria si poguéssim desenvolupar sistemes electrònics que envoltem un pont o cobrim tota una carretera o les parets de la nostra oficina i aportéssim intel·ligència electrònica a tot el que ens envolta? Com aporteu energia per a aquests electrònics? Tomás Palacios, coautor de paper, professor del Departament d'Enginyeria Elèctrica i Informàtica del MIT.

'Hem aconseguit una nova manera de potenciar els sistemes electrònics del futur, recollint energia WiFi de manera fàcilment integrada a les grans àrees, per aportar intel·ligència a tots els objectes que ens envolten.'

En els experiments, el dispositiu dels investigadors pot produir al voltant de 40 microwatts de potència quan s’exposa als nivells de potència típics dels senyals WiFi (al voltant de 150 microwatts). Això és força més que suficient per il·luminar un LED o conduir xips de silici.

MIRAR: Les ulleres intel·ligents permeten als membres sords del públic veure directament intèrprets de teatre en directe

un home sense llar aconsegueix una casa

Les aplicacions primeres i prometedores per a la rectena proposada inclouen l’electrònica, dispositius mèdics i dispositius mèdics flexibles i durables per a la “Internet de les coses”. Els telèfons intel·ligents flexibles, per exemple, són un nou mercat en calent per a les principals empreses de tecnologia.

Una altra aplicació possible és alimentar les comunicacions de dades dels dispositius mèdics implantables, afirma el coautor Jesús Grajal, investigador de la Universitat Tècnica de Madrid. Per exemple, els investigadors comencen a desenvolupar píndoles que poden ser empassades pels pacients i transmetre les dades de salut de tornada a un ordinador per a realitzar diagnòstics.

'L'ideal és que no vulgueu utilitzar les bateries per alimentar aquests sistemes, perquè si es filtren de liti, el pacient podria morir', afirma Grajal. 'És molt millor collir energia del medi ambient per alimentar aquests petits laboratoris dins del cos i comunicar dades a ordinadors externs'.

MÉS: El robot soterrat acaba de lliurar 100.000 coralls resistents a la calor a la Gran Barrera de Coral

Tots els rectenos depenen d’un component conegut com a “rectificador”, que converteix el senyal d’entrada de CA en potència de corrent continu. Els rectenes tradicionals utilitzen arsenida de silici o de gali per al rectificador. Aquests materials poden cobrir la banda WiFi, però són rígids. I, tot i que utilitzar aquests materials per fabricar dispositius petits és relativament barat, el fet d’utilitzar-los per cobrir àmplies àrees, com ara les superfícies d’edificis i parets, seria prohibit per costos. Els investigadors intenten solucionar aquests problemes des de fa temps. Però les poques rectèries flexibles que es denuncien fins ara funcionen a freqüències baixes i no poden capturar i convertir senyals en freqüències gigahertz, on es troben la majoria dels senyals rellevants del telèfon mòbil i WiFi.

Per construir el seu rectificador, els investigadors van utilitzar un nou material 2-D anomenat disulfur de molibdè (MoS2), que amb tres àtoms de gruix és un dels semiconductors més prims del món. En fer-ho, l’equip va aprofitar un comportament singular de MoS2: quan s’exposa a determinats productes químics, els àtoms del material es reordenen d’una manera que actua com un interruptor, obligant a una transició de fase d’un semiconductor a un material metàl·lic. L’estructura resultant es coneix com a díode Schottky, que és la unió d’un semiconductor amb un metall.

'Mitjançant l'enginyeria MoS2 en una unió de fase metàl·lica semiconductora 2-D, vam crear un díode Schottky ultra ràpid atòmicament prim que minimitza simultàniament la resistència a la sèrie i la capacitació parasitària', diu el primer autor i postdoc CEE, Xu Zhang.

MIRAR: 'No és bastant el vestit de les formigues', però els investigadors descobreixen com reduir els objectes fins a la 1000a mida original

La capacitança paràsit és una situació inevitable en l'electrònica on certs materials emmagatzemen una mica de càrrega elèctrica, cosa que alenteix el circuit. Per tant, una menor capacitança significa una velocitat de rectificació més gran i freqüències de funcionament més elevades. La capacitació parasitària del díode Schottky dels investigadors és un ordre de magnitud menor que els rectificadors flexibles d’última generació, de manera que és molt més ràpida a la conversió del senyal i li permet capturar i convertir fins a 10 gigahertz de senyals sense fil.

'Aquest disseny ha permès un dispositiu totalment flexible que sigui prou ràpid per cobrir la majoria de les bandes de radiofreqüència que utilitza la nostra electrònica diària, inclosos WiFi, Bluetooth, LTE cel·lular i molts altres', afirma Zhang.

El treball reportat proporciona models per a altres dispositius flexibles de WiFi a l’electricitat amb una sortida i eficiència substancials. L’eficiència de sortida màxima del dispositiu actual se situa en el 40%, depenent de la potència d’entrada del WiFi. Al nivell típic de WiFi, l'eficiència del poder del rectificador MoS2 és d'aproximadament el 30%. Com a referència, els rectens actuals elaborats amb silici rígid o costós arsenid de galli aconsegueixen al voltant del 50 al 60%.

L’equip té previst ara construir sistemes més complexos i millorar l’eficiència.

Reimpressió amb permís de MIT News

aplicació de fotos de presó

Potencia amb positivitat compartint les bones notícies als mitjans de comunicació social

Coffee Cup

Voleu una sacsejada matinal de bones notícies?


  • Etiquetes
  • Internet
  • Energia
  • Tecnologia
  • Electricitat
  • Telèfon mòbil
Bona xarxa de notícies

Producte destacat

16 de desembre de 2018 Blog de fundadors

Trieu les vostres notícies

Trieu les vostres notícies Seleccioneu la categoria Bones converses Bona vida Bona empresa Bona salut GNN Podcast Totes les notícies Estats Units Animals inspiradors riuen Bons herois de la terra Infants Autoajuda Fundadors Blog Ciència Salut Arts i Oci Celebritats Esport Religió Ressenyes de negocis a casa Inici Vídeos bons aquest dia A Història Cita del dia 13 de març del 2018 Blog de fundadors