W dzisiejszym świecie, gdzie technologia bezprzewodowa dominuje w wielu aspektach naszego życia, naukowcy z Uniwersytetu Narodowego Singapuru (NUS) dokonali odkrycia, które może zmienić sposób, w jaki zasilamy nasze urządzenia elektroniczne. Zespół badawczy opracował zaawansowany prostownik zdolny do przekształcania sygnałów radiowych (RF), takich jak sygnały Wi-Fi i sieci komórkowych, w prąd stały (DC). Wyobraź sobie, że urządzenia mogą być zasilane energią, która jest już wokół ciebie, a która zwykle jest marnowana.
Nowa technologia zmienia Wi-Fi w energię elektryczną
Naukowcy opracowali specjalne urządzenie, który może zmieniać sygnały radiowe (RF) na prąd stały (DC). Główna innowacja to nanoskalowe prostowniki spinowe. Te małe urządzenia skutecznie przekształcają sygnały RF na prąd, nawet przy bardzo niskiej mocy. W ramach projektu zintegrowano szereg takich prostowników z modułem pozyskiwania energii, który zasilał diodę LED.
W wyniku przeprowadzonych prac zaprojektowano dwa rozwiązania. Pierwsze to pojedyncza antena SR, działająca w zakresie od -62 dBm do -20 dBm. Drugie to układ 10 przetworników SR połączonych szeregowo, osiągający wydajność 7,8% i czułość 34 500 mV/mW. Tradycyjne prostowniki, jak diody Schottky’ego (czyli pojedynczy komponent elektroniczny), mają problemy przy niskiej mocy, co sprawia, że są mniej skuteczne.
Co dalej?
Zespół badawczy kontynuuje pracę nad integracją anteny na chipie, aby dodatkowo zwiększyć wydajność i kompaktowość swojej technologii. Ponadto badają również połączenia szeregowo-równoległe i interkonekty (kable łączące ze sobą wejścia/wyjścia liniowe) na chipie, aby poprawić pozyskiwanie mocy RF z Wi-Fi, generując wystarczające napięcie, aby wyeliminować potrzebę stosowania wzmacniacza DC-DC.
Technologie pozyskiwania energii RF, takie jak ta opracowana przez NUS, są niezwykle ważne, ponieważ zmniejszają zależność od baterii, wydłużają żywotność urządzeń, a przy tym minimalizują wpływ na środowisko. Dodatkowo zwiększają realność zastosowań bezprzewodowych sieci sensorowych i urządzeń IoT w odległych obszarach, gdzie częsta wymiana baterii jest zwyczajnie niepraktyczna. Wyniki całości prac opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature Electronics 24 lipca 2024 r.
Źródło: NUS News