Изобретено гибкое устройство, которое преобразует сигналы Wi-Fi в электричество

Ученые Массачусетского технологического института и Технического университета Мадрида изобрели гибкое устройство Rectenna. И оно приближает реальность повсеместной беспроводной зарядки.

Новое гибкое устройство Rectenna собирает энергию из Wi-Fi-сигналов, которую затем можно преобразовать в электричество для питания девайсов

Девайс преобразует электромагнитную энергию в постоянный ток.

Незаменимые технологии передачи энергии по СВЧ на большие расстояния ученые намерены использовать в космической отрасли, рассуждая о таком применении, как, например, передача на Землю энергии, собранной на орбите солнечными батареями, или разгон космического лифта.

Могут работать благодаря энергии из радиосигнала, без встроенного аккумулятора или другого физического источника питания, и крохотные сенсоры и другие устройства «Интернета вещей». Это уже банальные примеры прикладного применения технологии, которые всем нам близки.

Для захвата электромагнитных волн – например, излучаемых Wi-Fi, – используется радиочастотная антенна в виде сигналов переменного тока, которые через двухмерный полупроводник преобразуются в постоянный ток, производя приблизительно 40 микроватт.

IoT-устройства могут извлекать ток из окружающих радиоволн на произвольных частотах, включая сигналы Wi-Fi, Bluetooth, LTE. У нового изобретения Rectenna КПД около 30%, тогда как у существующих выпрямителей из кремния и галлия – 50-60%. Однако новая технология относительно недорогая. Ее можно использовать на больших поверхностях. Кроме того, она позволяет создавать полностью гибкие устройства, достаточно быстрые для охвата большинства используемых в повседневности радиочастотных диапазонов

Этого достаточно для питания кремниевых чипов или светодиодов. А благодаря гибкости Rectenna устройство можно развернуть на большую площадь, как вариант, на стену, использовать в гибких смартфонах. И те должны выйти на рынок уже в ближайшем будущем.

Гибкая Rectenna, питаясь от электромагнитного излучения с частотой до 10 ГГц, отлично работает в диапазоне Wi-Fi: от 2,4 до 5,9 ГГц. Устройство выдает примерно 40 микроватт. И этого вполне достаточно для питания простого чипа либо светодиода.

Кроме того, новую технологию можно будет применить в медицинских имплантатах и глотательных датчиках. По словам ведущего инженера Технического университета Мадрида Хесуса Грахаль (Jesús Grajal), использование стандартных батарей для питания медицинских приборов, которые пациенты глотают, довольно опасно: «Если произойдет даже небольшая утечка лития, человек может умереть. Куда практичнее будет собирать энергию из окружающей среды, чтобы питать эти маленькие устройства внутри тела, передавая данные на внешние компьютеры».

Результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature. В настоящее время команда работает над эффективностью Rectenna и созданием более крупных систем.

Вставка в текст №3. Сюй Чжан, инженер MIT, указывает, что в настоящее время команда ученых работает над повышением эффективности работы ректенн и созданием крупных сетей гибких устройств

Стоит сказать, что новинка не стала первым устройством, способным преобразовывать Wi-Fi-энергию в электричество. Есть разработки с использованием другого материала для выпрямителя – той части, которая и преобразует переменный ток в постоянный. В предыдущих моделях он был из кремния и арсенида галлия, дорогостоящих в использовании на больших поверхностях. Здесь же – относительно недорогой дисульфид молибдена (MoS2), толщина которого не превышает три атома. В результате воздействии химических веществ осуществляется фазовый переход между полупроводником и металлическим материалом. Эта структура и позволяет устройству захватывать более высокие по сравнению с другими гибкими выпрямителями частоты.