Συσκευή κατασκευασμένη από εύκαμπτα, φθηνά υλικά θα μπορούσε να τροφοδοτήσει, φορητές συσκευές, ιατρικές συσκευές και πολλά άλλα αντικείμενα που φοράτε.
Φανταστείτε έναν κόσμο όπου τα smartphones, οι φορητοί υπολογιστές και άλλες φορητές συσκευές να τροφοδοτούνται χωρίς μπαταρίες. Οι ερευνητές από το MIT έκαναν ένα βήμα μπροστά προς αυτή την κατεύθυνση δημιουργώντας ευέλικτες συσκευές που μπορούν να μετατρέψουν τα σήματα του wifi σε ηλεκτρική ενέργεια.
Οι συσκευές αυτές μετατρέπουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εναλλασσόμενου ρεύματος σε ηλεκτρισμό συνεχούς ρεύματος και είναι γνωστές ως ecτennas. Αυτές οι συσκευές περιλαμβάνουν μία εύκαμπτη κεραία ραδιοσυχνότητας που συλλαμβάνει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα όπως και αυτά που εκπέμπονται από τις συσκευές wi-fi ως κυματομορφές AC. τα σήματα IC ταξιδεύουν μέσα από τον κατάλληλο είμαι αγωγό ο οποίος τα μετατρέπει σε συνεχές ρεύμα το οποίο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί γιατί τροφοδοσία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και την επαναφόρτιση μπαταριών.
οι συγκεκριμένες συσκευές που λαμβάνουν αυτά τα σήματα και τα μετατρέπουν σε χρήσιμη ισχύει DC είναι ευέλικτες και εύκαμπτες και μπορούν να καλύψουν μεγάλες επιφάνειες.
Καθηγητής της ερευνητικής ομάδας το MIT Tomás Palacios, του Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών και διευθυντής του MIT/MTL Center for Graphene Devices and 2D Systems στα Microsystems Technology Laboratories, μας λέει ότι: «Έχουμε βρει έναν νέο τρόπο για να τροφοδοτούμε τα ηλεκτρονικά συστήματα του μέλλοντος — συλλέγοντας ενέργεια Wi-Fi με τρόπο που να ενσωματώνεται εύκολα σε μεγάλες περιοχές — για να φέρουμε νοημοσύνη σε κάθε αντικείμενο γύρω μας».
Μία άλλη εφαρμογή των συγκεκριμένων συσκευών είναι και η τροφοδοσία ηλεκτρονικών χαπιών. Πρόσφατα η εταιρεία pfizer είχε ανακοινώσει ότι θα προχωρήσει στην υλοποίηση τους. Αυτά τα χάπια θα μπορούσαν να μεταδίδουν στοιχεία για την υγεία του ασθενούς σε έναν υπολογιστή η φορητή συσκευή ενός διαγνωστικού κέντρου και μέσα από το διαδίκτυο.
Όλες οι rectennas κεραίες βασίζονται σε ένα εξάρτημα γνωστό ως “ανορθωτής”, ο οποίος μετατρέπει το σήμα εισόδου AC σε ισχύ DC. Οι παραδοσιακές rectennas κεραιες χρησιμοποιούν είτε πυρίτιο είτε αρσενίδιο γαλλίου για τον ανορθωτή. Αυτά τα υλικά μπορούν να καλύψουν τη ζώνη Wi-Fi, αλλά είναι άκαμπτα. Αν και η χρήση αυτών των υλικών για την κατασκευή μικρών συσκευών είναι σχετικά φθηνή, η χρήση τους για την κάλυψη τεράστιων περιοχών, όπως οι επιφάνειες κτιρίων και τοίχων, θα ήταν απαγορευτική από πλευράς κόστους. Οι ερευνητές προσπαθούν να διορθώσουν αυτά τα προβλήματα εδώ και πολύ καιρό. Αλλά οι λίγες εύκαμπτες rectennas που έχουν αναπτυχθεί μέχρι στιγμής λειτουργούν σε χαμηλές συχνότητες και δεν μπορούν να συλλάβουν και να μετατρέψουν σήματα σε συχνότητες gigahertz, στο φασμα που βρίσκονται η κινητής τηλεφωνία και το Wi-Fi.
Η παρασιτική χωρητικότητα είναι μια αναπόφευκτη κατάσταση στα ηλεκτρονικά, όπου ορισμένα υλικά αποθηκεύουν λίγο ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο επιβραδύνει το κύκλωμα. Ως εκ τούτου, χαμηλότερη χωρητικότητα σημαίνει αυξημένες ταχύτητες ανορθωτή και υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας. Η παρασιτική χωρητικότητα της διόδου Schottky που έχει αναπτυχθεί απο τους ερευνητες του ΜΙΤ, είναι μια τάξη μεγέθους μικρότερη από τους σημερινούς εύκαμπτους ανορθωτές τελευταίας τεχνολογίας, επομένως είναι πολύ πιο γρήγορη στη μετατροπή σήματος και της επιτρέπει να συλλαμβάνει και να μετατρέπει έως και 10 gigahertz ασύρματων σημάτων.
«Ένας τέτοιος σχεδιασμός επέτρεψε στην σχεδίαση μιας ευέλικτη συσκευής που είναι αρκετά γρήγορη ώστε να καλύπτει τις περισσότερες από τις ζώνες ραδιοσυχνοτήτων που χρησιμοποιούνται από τα καθημερινά ηλεκτρονικά μας, συμπεριλαμβανομένων των Wi-Fi, Bluetooth, LTE κινητής τηλεφωνίας και πολλά άλλα».
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να δημιουργήσει πιο σύνθετα συστήματα και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των συσκευών αυτών.
Πηγές
scientificamerican.com
MIT International Science and Technology Initiatives (MISTI)
0
