Ученые из американского института MIT представили прототип устройства, способного заряжаться с помощью радиоволн. Одним из источников энергии может стать стандартный Wi-Fi сигнал.
Источник зарядки повсюду
Специалисты Массачусетского технологического института (MIT) создали гибкий материал, который способен принимать энергию источников высокочастотных радиоволн и преобразовывать ее в электрический ток. Благодаря изобретению становится возможным использование сигналов Wi-Fi или Bluetooth для питания устройств с небольшой мощностью.
В ходе тестов ученым удалось добыть из беспроводной локальной сети мощностью 150 мкВт электроэнергии на 40 мкВт, энергоэффективность материала составляет примерно 30%. Этого достаточно, чтобы обеспечить работу носимых гаджетов, разработок в сфере «интернета вещей» и датчиков городской ИТ-инфраструктуры. Кроме того, технология может снизить скорость разрядки батареи более требовательных к питанию устройств.
Техническая реализация
Изобретение представляет собой антенну на базе гибкой подложки, в которую встроен выпрямитель (диод). Обычно для решения аналогичных задач используется ректенны – диоды Шоттки из арсенида галлия (с переходом металл-полупроводник, в то время как в обычных диодах применяются полупроводниковые переходы). Такие двухмерные устройства способны перехватывать волны переменного тока и превращать их в постоянный, однако они не обладают достаточной гибкостью. Из-за этого их применение ограничивалась небольшими электронными гаджетами.
Поэтому инженеры MIT решили изготовить диод Шоттки из дисульфида молибдена (MoS2). Полупроводниковые свойства этого вещества проявляются при толщине всего в три атома. Добавив к нему металлическое напыление и специальный компаунд (изоляционный полимер), ученые смогли создать тончайший диод с требуемыми свойствами.
Одной из задач было снижение паразитной емкости, что позволило антенне получать электроэнергию из радиосигналов в диапазоне до 10 ГГц. Кроме того, гибкость материала сделала возможным применение диодов для зарядки крупных устройств.
С другой стороны, энергоэффективность в 30% – это достаточно низкий показатель, другие ректенны способны показать результат почти в два раза лучше. Впрочем, ученые уверяют, что увеличение энергии, вырабатываемой их материалом, – вопрос времени.
Идея не нова
Возможность получать энергию из радиоволн известна достаточно давно. Эта технология уже много лет используется для обеспечения работы бесконтактных карт и RFID-меток. Практически сразу после популяризации носимых гаджетов и IoT-устройств ученые задумались о создании гибкого и энергоэффективного материала для их беспроводной зарядки. Инженеры MIT стали первыми, кому это удалось.