reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Evertiq Komponenty | 11 lutego 2019

Sygnał WiFi przekształcony w elektryczność

Naukowcom z MIT udało się stworzyć niezwykłą, ultra-cienką diodę Schottkiego z MoS2. Jest elastyczna i wydajna, zdolna do pracy z częstotliwościami nawet 10 GHz. Dzięki niej przekształcimy sygnał WiFi w użyteczną energię elektryczną, by zasilić czujniki lub implanty.

Naukowcy z MIT, korzystając z niezwykłego materiału jakim jest dwusiarczek molibdenu (MoS2) zaprojektowali wyjątkową diodę Schottkiego, która cechuje się bardzo małą pojemnością oraz rezystancją, a która zdolna jest do przełączania się na częstotliwościach GHz. Taką diodę następnie wykorzystano do prostowania przypadkowych sygnałów WiFi o wysokiej częstotliwości na prąd stały. Prostownik MoS2 jest bardzo cienki i elastyczny. Może być wytwarzany w procesie roll-to-roll, pozwalając pokrywać duże powierzchnie. Niestety na ten moment rozwiązanie to wykazuje dość niską efektywność, w porównaniu do krzemu, jak przewidują naukowcy. Szczegóły tej technologii prostnicy („rectenna”) opisano w magazynie Nature. Gotowe rozwiązanie składa się z elastycznej anteny przechwytującej sygnał RF w postaci fal elektromagnetycznych, by następnie przekazać wyłapany sygnał AC do wspomnianej diody, która przekształca to na prąd stały (DC). Urządzenie to może prasować pasywnie i nieustannie przekształcać wszechobecne sygnały WiFi w użyteczną energię elektryczną. Ta może być wykorzystana do zasilania niewielkich urządzeń, które zaprojektowano tak, by pracowały bez baterii i korzystania z zasilania sieciowego. Można w ten sposób na przykład zasilić różne czujniki, rozproszone na dużym obszarze, monitorujące dużą infrastrukturę. W trakcie swoich eksperymentów, naukowcom udało się wygenerować z prototypu około 40 uW, przy wystawieniu go na działanie typowych sygnałów WiFi (150 uW). Pozwoliło to na zasilenie mniejszych układów krzemowych, a także zaświecenie diody LED. To rozwiązanie i technologię można też wykorzystać choćby w medycynie. Można stworzyć bowiem specjalne układy zasilające, zbierające energię z fal RF z otoczenia, by zasilać wszczepiane urządzenia medyczne (implanty, monitory, itp.), bez ryzyka związanego z wyciekiem baterii lub koniecznością ich wymiany. Jak mówi Xu Zhang, dzięki stworzeniu złącza półprzewodnikowego 2D z MoS2, udało się stworzyć ultra-cienką (o niemal atomowej grubości) i ultra-szybką diodę Schootkiego, która jest w stanie mocno minimalizować rezystancję szeregową i pojemność pasożytniczą. Im mniejsza pojemność pasożytnicza, praktycznie nieuchronna w elektronice, możliwe jest osiąganie dużych prędkości pracy prostowników przy wyższych częstotliwościach. Pojemność pasożytnicza w omawianej diodzie naukowców z MIT jest o cały rząd niższa, niż w przypadku standardowych, nawet nowoczesnych komponentów tego typu. Teoretycznie możliwa jest praca z częstotliwościami sięgającymi nawet 10 GHz. Naukowcy podają, że maksymalna efektywność z jaką pracować może ich rozwiązanie sięgać może nawet 40%. Oczywiście ostateczny wynik wyjściowy zależy od mocy sygnałów WiFi dostępnych w otoczeniu. Obecnie, jak podają naukowcy, udaje się osiągnąć przeciętny wynik na poziomie około 30%. Dla porównania, prostownice stworzone w oparciu o arsenek galu lub krzem osiągają efektywność 50-60%, lecz nie są tak cienkie.
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
August 06 2019 20:55 V14.1.1-2