Вчені Массачусетського технологічного інституту і Технічного університету Мадрида винайшли гнучкий пристрій Rectenna. І він наближає реальність повсюдної бездротової зарядки.
Новий гнучкий пристрій Rectenna збирає енергію з Wi-Fi-сигналів, яку потім можна перетворити в електрику для живлення девайсів
Девайс перетворює електромагнітну енергію в постійний струм.
Незамінні технології передачі енергії по НВЧ на великі відстані вчені мають намір використовувати в космічній галузі, розмірковуючи про таке застосування, як, наприклад, передача на Землю енергії, зібраної на орбіті сонячними батареями, або розгін космічного ліфта.
Можуть працювати завдяки енергії з радіосигналу, без вбудованого акумулятора або іншого фізичного джерела живлення, і крихітні сенсори та інші пристрої «Інтернету речей». Це вже банальні приклади прикладного застосування технології, які всім нам близькі.
Для захоплення електромагнітних хвиль – наприклад, випромінюваних Wi-Fi, – використовується радіочастотна антена у вигляді сигналів змінного струму, які через двомірний напівпровідник перетворюються в постійний струм, виробляючи приблизно 40 мікроват.
IoT-пристрої можуть отримувати струм з навколишніх радіохвиль на довільних частотах, включаючи сигнали Wi-Fi, Bluetooth, LTE. У нового винаходу Rectenna ККД близько 30%, тоді як у існуючих випрямлячів з кремнію і галію – 50-60%. Однак нова технологія відносно недорога. Її можна використовувати на великих поверхнях. Крім того, вона дозволяє створювати повністю гнучкі пристрої, досить швидкі для охоплення більшості використовуваних в повсякденності радіочастотних діапазонів
Цього достатньо для живлення кремнієвих чіпів або світлодіодів. А завдяки гнучкості Rectenna пристрій можна розгорнути на велику площу, як варіант, на стіну, використовувати в гнучких смартфонах. І ті повинні вийти на ринок вже в найближчому майбутньому.
Гнучка Rectenna, живлячись від електромагнітного випромінювання з частотою до 10 ГГц, відмінно працює в діапазоні Wi-Fi: від 2,4 до 5,9 ГГц. Пристрій видає приблизно 40 мікроват. І цього цілком достатньо для живлення простого чіпа або світлодіода.
Крім того, нову технологію можна буде застосувати в медичних імплантатах і ковтальних датчиках. За словами провідного інженера Технічного університету Мадрида Хесуса Грахаль (Jesús Grajal), використання стандартних батарей для живлення медичних приладів, які пацієнти ковтають, досить небезпечно: «Якщо станеться навіть невеликий витік літію, людина може померти. Куди практичніше буде збирати енергію з навколишнього середовища, щоб живити ці маленькі пристрої всередині тіла, передаючи дані на зовнішні комп’ютери ».
Результати роботи вчених опубліковані в журналі Nature. В даний час команда працює над ефективністю Rectenna і створенням більших систем.
Вставка в текст №3. Сюй Чжан, інженер MIT, вказує, що в даний час команда вчених працює над підвищенням ефективності роботи ректенн і створенням великих мереж гнучких пристроїв
Варто сказати, що новинка не стала першим пристроєм, здатним перетворювати Wi-Fi-енергію в електрику. Є розробки з використанням іншого матеріалу для випрямляча – тієї частини, яка і перетворює змінний струм в постійний. У попередніх моделях він був з кремнію і арсеніду галію, дорогих у використанні на великих поверхнях. Тут же – відносно недорогий дисульфід молібдену (MoS2), товщина якого не перевищує три атоми. В результаті дії хімічних речовин здійснюється фазовий перехід між напівпровідником і металевим матеріалом. Ця структура і дозволяє пристрою захоплювати вищі в порівнянні з іншими гнучкими випрямлячами частоти.